Бензі новий двигун внутрішнього згорянняміцно увійшов у наше життя і залишиться в ньому ще на невизначений час. Розвиток альтернативних паливних технологійприпускає, що в деякому майбутньому бензиновий мотор стане в кінцевому рахунку лише історією, проте його потенціал, за розрахунками фахівців, вичерпаний лише на 75 відсотків, що дозволяє назвати бензиновий ДВС на даний момент одним з головних типів двигунівному світі.

Винахід бензинового двигуна, Як і багатьох інших сучасних речей, існування без яких сьогодні немислимо, сталося завдяки, загалом, випадковості, коли в 1799 французом Ф. Лебоном був відкритий світильний газ - суміш водню, окису вуглецю, метану і деяких інших горючих газів. Як передбачає його назву, світильний газ використовувався для освітлювальних приладів, які замінили на той час свічки, проте незабаром Лебон знайшов йому й інше застосування. Вивчаючи властивості знайденого газу, інженер зауважив, що його суміш із повітрям вибухає, виділяючи велику кількість енергії, яку можна використовувати на користь людини. В 1801 Лебон запатентував перший газовий двигун, що складається з двох компресорів і камери згоряння. По суті, газовий двигун Лебона став примітивним прототипом сучасного ДВС.

Слід зазначити, що спроби поставити теплову енергію вибуху на службу людству робилися задовго до народження Лебона. Ще в 17-му столітті нідерландський учений Християн Гюйгенс використав порох, щоб приводити в рух водяні насоси, що доставляють воду в сади Версальського палацу, а італійський фізик Алессандро Вольта наприкінці 80-х років 18 століття винайшов «електричний пістолет», в якому електрична іскра спалахувала суміш водню та повітря, вистрілюючи зі стовбура шматок пробки.

У 1804 році Лебон трагічно загинув і розвиток технології внутрішнього загоряння на деякий час припинився, поки бельгієць Жан Етьєн Ленуар не здогадався використати принцип електричного запаленнядля займання змісти у газовому двигуні. Після кількох невдалих спроб, Ленуар вдалося створити працюючий двигун внутрішнього згоряння, який він запатентував в 1859 році. На жаль, Ленуар виявився більшим комерсантом, ніж винахідником. Випустивши кілька сотень своїх моторів, він заробив досить пристойну суму грошей та припинив подальше вдосконалення свого винаходу. Тим не менш, двигун Ленуара, який використовувався як привід локомотивів, дорожніх екіпажів, суден і в стаціонарному вигляді, вважається першим в історії двигуном внутрішнього згоряння, що працює.

1864 року німецький інженер Август Отто отримав патент на власну модель газового двигуна, ККД якого досягав 15-ти відсотків, тобто був не тільки ефективніший за двигунЛенуара, але й ефективніший за будь-який паровий агрегат, який існував на той час. Спільно з промисловцем Лангеном, Отто створив фірму «Отто та Компанія», до планів якої входило виробництво нових моторів, яких було випущено близько 5 000 екземплярів. У 1877 році Отто запатентував чотиритактний двигун внутрішнього згоряння, проте, як виявилося, чотиритактний цикл винайшли ще за кілька років до цієї дати французом Бо де Рошем. Судова позов між цими інженерами закінчилася поразкою Отто, внаслідок чого його монопольні права на чотиритактний цикл були відкликані. Тим не менш, конструкція двигуна Отто багато в чому перевершувала французький аналог, що і зумовило його успіх - до 1897 було випущено вже 42 000 таких моторів різної потужності.

Світильний газ як паливо для ДВС суттєво звужував сферу їх застосування, тому інженерами з різних країн постійно проводилися пошуки нового, доступнішого пального. Одним з перших винахідників, які застосували бензин як паливо для ДВС, був американець Брайтон, який у 1872 році розробив так званий «випарний» карбюратор. Однак його конструкція була настільки недосконалою, що він залишив свої спроби.

Лише через десять років після винаходу Брайтона створили працездатний двигун внутрішнього згоряння, що працює на бензині. Готліб Даймлер, талановитий німецький інженер, який працював на фірмі Отто, ще на початку 80-х років 19 століття запропонував начальнику розроблений ним самим проект бензинового мотора, який можна було б використовувати на дорожньому транспортіОднак Отто відкинув його починання. У відповідь Даймлер і його друг Вільгельм Майбах звільнилися з «Отто і Компанія» і організували власну справу. Перший бензиновий двигун Даймлера-Майбаха з'явився в 1883 і призначався для установки стаціонарно. Запалювання в циліндрі походило від порожнистої розпеченої трубочки, але в цілому конструкція двигуна залишала бажати кращого саме через незадовільне запалювання, а так само процесу випаровування бензину.

На цьому етапі була потрібна простіша і надійна системавипаровування бензину, що було винайдено у 1893 році угорським конструктором Донатом Банки. Він винайшов карбюратор, що став прообразом карбюраторних системвідомих сьогодні. Банки запропонував революційну на той час ідею – не випаровувати бензин – а поступово розпорошувати його по циліндру. Потік повітря всмоктував бензин через дозуючий жиклер, зроблений у формі трубки з отворами. Напір потоку підтримувався за допомогою невеликого бачка з поплавцем, що забезпечує постійну пропорційну суміш повітря та бензину.

З цього моменту в історії розвиток ДВС пішов по наростаючій. Перші карбюраторні моторимали лише один циліндр. Зростання потужності досягалося за рахунок збільшення об'єму циліндра, проте вже до кінця століття почали з'явитися двоциліндрові двигуни, а з початком 20 століття все більшого поширення почали отримувати мотори з чотирма циліндрами.

Головний пристрій будь-якого транспортного засобу, у тому числі наземного, є силова установка - двигун, що перетворює різні різновиди енергії на механічну роботу.

У ході історичного розвитку транспортних двигунів механічна робота руху здійснювалася за рахунок застосування:

1) м'язової сили людини та тварин;

2) сили вітру та потоків води;

3) теплової енергії пари та різних видів газоподібного, рідкого та твердого палива;

4) електричної та хімічної енергії;

5) сонячної та ядерної енергії.

Записи про спроби побудувати самохідні засоби перед-вижения були вже в XV - XVI ст. Щоправда, силовими установками цих «коштів» була м'язова сила людини. Однією з перших досить добре відомою самохідною установкою з «м'язовим двигуном» є коляска з ручним приводомбезногого годинникаря з Нюрнберга Стефана Фарфлера, яку він спорудив у 1655 р.

Найбільшу популярність у Росії здобула «самобігла коляска», побудована в Петербурзі селянином Л. Л. Шамшуренковим у 1752 р.

Ця коляска, цілком містка для перевезення кількох людей, наводилася в рух м'язової силою двох людей. Перший педальний металевий велосипед, близький за конструкцією до сучасних, був виготовлений селянським кріпаком Верхотрусського повіту Пермської губернії Артамоновим на рубежі XVIII і XIX ст.

Найдавнішими силовими установками, щоправда, не транспортними, є гідравлічні двигуни- Водяні колеса, що наводяться в рух потоком (вагою) падаючої води, а також вітряні двигуни. Сила вітрів з давніх-давен використовувалася для руху вітрильних суден, а значно пізніше і роторних. Використання вітру в роторних суднах здійснювалося за допомогою вертикальних обертових колон, що замінили вітрила.

Поява XVII в. водяних двигунів, а пізніше і парових відіграло важливу роль у зародженні та розвитку мануфактурного виробництва, а потім і промислової революції. .Однак великі надії винахідників самохідних екіпажівпо застосуванню перших парових двигунів для транспортних засобів не виправдалися. Перший паровий самохід вантажопідйомністю 2,5 т, побудований в 1769 р. французьким інженером Жозефом Каньо, вийшов дуже громіздким, тихохідним і вимагає обов'язкових зупинок через кожні 15 хвилин руху.

Лише наприкінці ХІХ ст. у Франції були створені дуже вдалі зразки самохідних екіпажів з паровими двигунами. Починаючи з 1873 р. французький конструктор Адемі Боле побудував кілька вдалих парових двигунів. 1882 р. з'явилися парові автомобіліДіон-Бутона,

а 1887 — автомобілі Леона Серполе, якого називали «апостолом пари». Створений Серполе котел з плоскими трубками представляв дуже досконалий парогенератор з майже миттєвим випаром води.

Парові автомобілі Серполі конкурували з бензиновими автомобілямина багатьох гонках і швидкісних змаганнях аж до 1907 р. Разом з тим удосконалення парових двигунів як транспортні двигуни продовжується і сьогодні в напрямку зниження їх масогабаритних показників і підвищення коефіцієнта корисної дії.

Удосконалення парових машин та розвиток двигунів внутрішнього згоряння у другій половині XIX ст. супроводжувалося спробами ряду винахідників використовувати електричну енергію для транспортних двигунів. Напередодні третього тисячоліття Росія відзначила сторіччя з дня використання міського наземного електричного транспорту- Трамвая. Дещо більше ста років тому, в 80-ті роки XIX ст., з'явилися і перші електричні автомобілі. Їхня поява пов'язана зі створенням у 1860-ті роки свинцевих акумуляторів. Однак надто велика питома маса і недостатня ємність не дозволили електромобілям взяти участь у конкуренції з паровими машинамиі газобензиновими двигунами. Електромобілі з легшими та енергоємнішими срібно-цинковими акумуляторами також не знайшли широкого застосування. У Росії талановитий конструктор І. У. Романов створив кінці XIX в. кілька типів електромобілів із досить легкими акумуляторами.

Електромобілі мають досить високі переваги. Насамперед вони екологічно чисті, тому що взагалі не мають вихлопних газів, мають дуже хорошу тягову характеристику і великі прискорення за рахунок зростаючого крутного моменту при зниженні числа оборотів; використовують дешеву електроенергію, прості в управлінь, надійні в експлуатації» і т. д. Сьогодні електромобілі і тролейбуси мають серйозні перспективи їх розвитку та застосування на міському і приміському транспорті у зв'язку з необхідністю докорінного вирішення проблем зі зниження забруднення навколишнього середовища.

Спроби створення поршневих двигунів внутрішнього згоряння робилися ще наприкінці XVIII ст. Так, у 1799 р. англієць Д. Барбер запропонував двигун, який працював на суміші повітря з газом, отриманим шляхом перегонки деревини. Інший винахідник газового двигуна Етьєн Ленуар використовував як паливо світильний газ.

Ще в 1801 р. француз Філіп де Бонне запропонував проект газового двигуна, в якому повітря і газ стискалися самостійними насосами, подавалися в змішувальну камеру і звідти в циліндр двигуна, де суміш загорялася від електричної іскри. Поява цього проекту вважається датою народження ідеї електричного займання паливовоздушної суміші.

Перший стаціонарний двигун нового типу, що працює за чотиритактним циклом з попереднім стиском суміші, був спроектований і побудований в 1862 р. кельнським механіком Н. Отто.

Практично всі сучасні бензинові та газові двигуни досі працюють за циклом Отто (цикл із підведенням теплоти при постійному обсязі).

Практичне застосування двигунів внутрішнього згоряння для транспортних екіпажів почалося у 70 – 80 рр. ХІХ ст. на основі використання в якості палива газових та бензоповітряних сумішей та попереднього стиску в циліндрах. Офіційно винахідниками транспортних двигунів, що працюють на рідких фракціях перегонки нафти, визнані три німецькі конструктори: Готліб Даймлер, який побудував за патентом від 29 серпня 1885 р. мотоцикл з бензиновим двигуном;

Карл Бенц, що збудував за патентом від 25 березня 1886 р. триколісний екіпаж з бензиновим двигуном;

Рудольф Дизель, який отримав у 1892 р. патент на двигун з самозайманням суміші повітря з рідким паливом за рахунок теплоти, що виділяється при стисканні.

Тут слід зазначити, що перші двигуни внутрішньої згоряння, що працюють на легких фракціях перегонки нафти, були створені в Росії. Так, в 1879 р. російським моряком І. С. Костовичем був спроектований і в 1885 р. успішно пройшов випробування 8-ціліндровий бензиновий двигун малої маси і великої потужності. Цей двигун призначався для повітроплавних апаратів.

У 1899 р. у Петербурзі створено перший світі економічний і працездатний двигун із займанням від стиску. Протекание робочого циклу у цьому двигуні відрізнялося від двигуна, запропонованого німецьким інженером Р. Дизелем, який передбачав здійснити цикл Карно зі згорянням по ізотермі. У Росії протягом короткого часу була вдосконалена конструкція нового двигуна - безкомпресорного дизеля, і вже в 1901 р. в Росії були побудовані безкомпресорні дизелі конструкції Г. В. Трінклера, а конструкції Я. В. Мамина - в 1910 р.

Російський конструктор Є. А. Яковлєв спроектував і побудував моторний екіпаж з гасовим двигуном.

Успішно працювали над створенням екіпажів та двигунів російські винахідники та конст-руктори: Ф. А. Блінов, Хайданов, Гур'єв, Махчанський та багато хтоІнші.

Основними критеріями при конструюванні та виробництві двигунів аж до 70-х років XX ст. залишалося прагнення до підвищення літрової потужності, а отже, і до отримання найбільш компактного двигуна. Після нафтової кризи 70 - 80 гг. основною вимогою стало отримання максимальної економічності. Останні 10 - 15 років XX ст. Головними критеріями для будь-якого двигуна стали постійно зростаючі вимоги і норми з екологічної чистоти двигунів і насамперед по корінному зниженню токсичності газів, що відпрацювали при забезпеченні хорошої економічності і високої потужності.

Карбюраторні двигуни, які довгі роки не мали конкурентів за компактністю та літровою потужністю, не відповідають сьогодні екологічним вимогам. Навіть карбюратори з електронним управлінням не можуть забезпечити виконання сучасних вимог щодо токсичності відпрацьованих газів на більшості робочих режимів двигуна. Ці вимоги та жорсткі умови конкуренції на світовому ринку досить швидко змінили типаж силових установок для транспортних засобів та насамперед для легкового транспорту. Сьогодні різні системи упорскування палива з різними системами управління, включаючи електронні, практично повністю витіснили використання карбюраторів на двигунах легкових автомобілів.

Корінна перебудова двигунобудування найбільшими автомобільними компаніями світу в останнє десятиліття XX ст. збіглася з третім періодом гальмування російського двигунобудування. Через кризових явищ в економіці країни вітчизняна промисловість не змогла забезпечити своєчасний переведення двигуна-телебудування на випуск нових типів двигунів. Разом з тим Росія має гарний науково-дослідний заділ по створенню перспективних двигунівта кваліфіковані кадри спеціалістів, здатних досить швидко реалізувати наявний науковий та конструкторський заділ у виробництві. За останні 8 - 10 років розроблені і виготовлені принципово нові досвідчені зразки двигунів з регульованим робочим об'ємом, а також з регульованим ступенем стиснення. У 1995 р. розроблена та впроваджена на Заволзькому моторному заводі та на Нижньо-Новгородському авто-заводі мікропроцесорна системауправлінням паливоподачею та запаленням, що забезпечує виконання екологічних норм ЄВРО-1. Розроблено та виготовлено зразки двигунів з мікро-процесорною системою управління паливоподачею та нейтралізаторами, що задовольняють екологічні вимоги ЄВРО-2. У цей період вченими та фахівцями НАМІ розроблено та створено: перспективний турбокомпаундний дизель, серія дизель-них та бензинових екологічно чистих двигунівтрадиційного компонування, двигуни, що працюють на водневому паливі, плаваючі транспортні засоби високої прохідностііз щадним впливом на грунт тощо.

Сучасні наземні види транспорту зобов'язані своїм розвитком головним чином застосуванню як силових установок поршневих двигунів внутрішнього згоряння. Саме поршневі ДВС до теперішнього часу є основним видом силових установок, переважно використовуваних на автомобілях, тракторах, сільськогосподарських, дорожньо-транспортних і будівельних машинах. Ця тенденція зберігається сьогодні і ще зберігатиметься в найближчій перспективі. Основні конкуренти по-ршневих двигунів - газотурбінні та електричні, сонячні та реактивні силові установки - поки що не вийшли з етапу створення експериментальних зразків і невеликих дослідних партій, хоча роботи з їх доведення і вдосконалення як автотракторні двигуни продовжуються в багатьох компаніях і фірмах всього світу.

з отримання

Введение…………………………………………………………………….2

1. Історія створення……………………………………………….…..3

2. Історія автомобілебудування в Росії…………………………7

3. Поршневі двигуни внутрішнього згоряння……………………8

3.1 Класифікація ДВЗ ………………………………………….8

3.2 Основи влаштування поршневих ДВС ………………………9

3.3 Принцип роботи……………………………………………..10

3.4 Принцип дії чотиритактного карбюраторного двигуна………………………………………………………………10

3.5 Принцип дії чотиритактного дизеля……………11

3.6 Принцип дії двотактного двигуна…………….12

3.7 Робочий цикл чотиритактних карбюраторних і дизельних двигунів………………………………………….…………….13

3.8 Робочий цикл чотиритактного двигуна………...……14

3.9 Робочі цикли двотактних двигунів………………...15

Заключение………………………………………………………………..16

Вступ.

XX століття – це світ техніки. Могутні машини добувають із надр землі мільйони тонн вугілля, руди, нафти. Потужні електростанції виробляють мільярди кіловат-годин електроенергії. Тисячі фабрик та заводів виготовляють одяг, радіоприймачі, телевізори, велосипеди, автомобілі, годинники та іншу необхідну продукцію. Телеграф, телефон та радіо з'єднує нас з усім світом. Потяги, теплоходи, літаки з великою швидкістю переносять нас через материки та океани. А високо над нами, за межами земної атмосфери, літають ракети та штучні Супутники Землі. Все це діє не без допомоги електрики.

Людина розпочала свій розвиток із присвоєння готових продуктів природи. Вже першому етапі розвитку він став застосовувати штучні знаряддя праці.

З розвитком виробництва починають складатися умови для виникнення та розвитку машин. Спочатку машини, як і знаряддя праці лише допомагали людині його праці. Потім вони почали поступово замінювати його.

У феодальний період історії вперше як джерело енергії була використана сила водяного потоку. Рух води обертав водяне колесо, яке у свою чергу наводило на дію різні механізми. У цей час з'явилося безліч різноманітних технологічних машин. Однак широке поширення цих машин часто гальмувалося через відсутність водяного потоку. Потрібно було шукати нові джерела енергії, щоб чинити машину в будь-якій точці земної поверхні. Пробували енергію вітру, але це малоефективним.

Почали шукати інше джерело енергії. Довго працювали винахідники, багато машин випробували – і ось нарешті новий двигун був побудований. То був паровий двигун. Він наводив у рух численні машини і верстати на фабриках і заводах. На початку ХІХ століття винайшли перші сухопутні парові транспортні засоби - паровози.

Але парові машини були складними, громіздкими та дорогими установками. Механічному транспорту, що бурхливо розвивається, потрібен був інший двигун - невеликий і дешевий. У 1860 р. француз Ленуар, використавши конструктивні елементи парової машини, газове паливо і електричну іскру для запалювання, сконструював перший двигун внутрішнього згоряння, що знайшов практичне застосування.

1. ІСТОРІЯ СТВОРЕННЯ

Використовувати внутрішню енергію – це зробити за рахунок неї корисну роботу, тобто перетворювати внутрішню енергію на механічну. У найпростішому досвіді, який полягає в тому, що в пробірку наливають трохи води і доводять її до кипіння (причому пробірка спочатку закрита пробкою), пробка під тиском пари, що утворилася, піднімається вгору і вискакує.

Інакше кажучи, енергія палива перетворюється на внутрішню енергію пари, а пара, розширюючись, робить роботу, вибиваючи пробку. Так внутрішня енергія пари перетворюється на кінетичну енергію пробки.

Якщо пробірку замінити міцним металевим циліндром, а пробку поршнем, який щільно прилягає до стінок циліндра і здатний вільно переміщатися вздовж них, то вийде найпростіший тепловий двигун.

Тепловими двигунами називають машини, в яких внутрішня енергія палива перетворюється на механічну енергію.

Історія теплових машин сягає далекого минулого кажуть, ще дві з лишком тисячі років тому, в III столітті до нашої ери, великий грецький механік і математик Архімед побудував гармату, яка стріляла за допомогою пари. Малюнок гармати Архімеда та її опис було знайдено через 18 століть у рукописах великого італійського вченого, інженера та художника Леонардо да Вінчі.

Як же стріляла ця гармата? Один кінець ствола сильно нагрівали на вогні. Потім нагріту частину стовбура наливали воду. Вода миттєво випаровувалась і перетворювалася на пару. Пара, розширюючись, з силою та гуркотом викидала ядро. Для нас цікаво тут те, що стовбур гармати був циліндром, яким як поршень ковзало ядро.

Приблизно трьома століттями пізніше в Олександрії - культурному та багатому місті на африканському узбережжі Середземного моря - жив і працював видатний вчений Герон, якого історики називають Героном Олександрійським. Герон залишив кілька творів, які дійшли до нас, у яких він описав різні машини, прилади, механізми, відомі на той час.

У творах Герона є опис цікавого приладу, який зараз називають Героновою кулею. Він являє собою порожнисту залізну кулю, закріплену так, що може обертатися навколо горизонтальної осі. З закритого котла з окропом пар по трубці надходить у кулю, з кулі він виривається назовні через вигнуті трубки, при цьому куля приходить у обертання. Внутрішня енергія пари перетворюється на механічну енергію обертання кулі. Геронова куля - це прообраз сучасних реактивних двигунів.

На той час винахід Герона не знайшов застосування і залишився лише забавою. Минуло 15 сторіч. За часів нового розквіту науки і техніки, що настав після періоду середньовіччя, про використання внутрішньої енергії пари думає Леонардо да Вінчі. У його рукописах є кілька малюнків із зображенням циліндра та поршня. Під поршнем у циліндрі знаходиться вода, а сам циліндр підігрівається. Леонардо да Вінчі припускав, що пара, що утворилася в результаті нагрівання води, розширюючись і збільшуючись в обсязі, шукатиме вихід і штовхатиме поршень вгору. Під час свого руху вгору поршень міг би робити корисну роботу.

Дещо інакше уявляв собі двигун, що використовує енергію пари, Джованні Бранка, який жив на вік ршсе великого Леонардо. Це було колесо з
лопатками, друге з силою вдаряла струмінь пари, завдяки чому колесо починало обертатися. Фактично, це була перша парова турбіна.

У XVII-XVIII століттях над винаходом парової машини працювали англійці Томас Севері (1650-1715) і Томас Ньюкомен (1663-1729), француз Дені Папен (1647-1714), російський вчений Іван Іванович Ползунов (1728-1766) та інші.

Папен побудував циліндр, у якому вгору і вниз вільно переміщався поршень. Поршень був пов'язаний тросом, перекинутим через блок, з вантажем, який слідом за поршнем також піднімався та опускався. На думку Папена, поршень можна було зв'язати з якоюсь машиною, наприклад водяним насосом, який став би качати воду. У нижню частину циліндра, що відкидається, насипали поpox, який потім підпалювали. Гази, що утворилися, прагнучи розширитися, штовхали поршень вгору. Після цього циліндр і поршень із зовнішнього боку обливали діодною водою. Гази в циліндрі охолоджувалися, і їхній тиск на поршень зменшувався. Поршень під впливом власної ваги та зовнішнього атмосферного тиску опустився вниз, піднімаючи при цьому вантаж. Двигун виконував корисну роботу. Для практичних цілей він обходився: надто вже складний був технологічний цикл його роботи (засипання та підпалювання пороху, обливання водою, І це протягом усієї роботи двигуна!). Крім того, застосування такого двигуна було далеко не безпечним.

Однак не можна не побачити в першій машині Палена риси сучасного двигуна внутрішнього згоряння.

У своєму новому двигуні Папен замість пороху використав воду. Її наливали в циліндр під поршень, а сам циліндр розігрівали знизу. Пар, що утворився, піднімав поршень. Потім циліндр охолоджували, і пар, що знаходиться в ньому, конденсувався - знову перетворювався у воду. Поршень, як і у випадку порохового двигуна, під дією своєї ваги та атмосферного тиску опускався вниз. Цей двигун працював краще, ніж пороховий, але для серйозного практичного використання також малопридатний: потрібно було підводити і відводити вогонь, подавати охолоджену воду, чекати, поки пара сконденсується, перекривати воду і т.п.

Всі ці недоліки були пов'язані з тим, що приготування пари, необхідної для роботи двигуна, відбувалося в самому циліндрі. А що якщо в циліндр впускати вже готову пару, отриману, наприклад, в окремому казані? Тоді досить було б поперемінно впускати в циліндр то пару, то охолоджену воду, і двигун працював би з більшою швидкістю та меншим споживанням палива.

Про це здогадався сучасник Дені Палена англієць Томас Севері, який збудував паровий насос для відкачування води з шахти. У його машині приготування пари відбувалося поза циліндром - у казані.

Після Півночі парову машину (також пристосовану для відкачування води з шахти) сконструював англійський коваль Томас Ньюкомен. Він вміло використав багато з того, що було вигадано до нього. Ньюкомен взяв циліндр із поршнем Папена, але пара для підйому поршня отримувала, як і Півночі, в окремому казані.

Машина Ньюкомена, як і всі її попередниці, працювала уривчасто - між двома робочими ходами поршня була пауза. Висотою вона була з чотири-п'ятиповерховий будинок і, отже, виключно<прожорлива>: п'ятдесят коней ледве встигали підвозити їй паливо Обслуговуючий персонал складався з двох осіб: кочегар безперервно підкидав вугілля<ненасытную пасть>топки, а механік керував кранами, що впускали пару та холодну воду в циліндр.

2. Історія створення та розвитку двигунів внутрішнього згоряння

Ось уже близько 120 років людина не може уявити життя без автомобіля. Спробуємо заглянути в минуле, - до появи основи основ сучасного автомобілебудування.

Перші спроби створення двигуна внутрішнього згоряння стосуються XVII століття. Досліди Е. Торічеллі, Б. Паскаля та О. Геріке спонукали винахідників використовувати тиск повітря як рушійну силу в атмосферних машинах. Одні з перших запропонували подібні машини абат Оттефель (1678-1682) та Х.Гюйгенс (1681). Для переміщення поршня у циліндрі вони пропонували використовувати вибухи пороху. Тому Оттефель та Гюйгенс можуть розглядатися як піонери у галузі двигунів внутрішнього згоряння.

Удосконаленням порохової машини Гюйгенса займався і французький вчений Дені Папен - винахідник відцентрового насоса, парового котла запобіжним клапаном, перша поршнева машина, що працює на водяній парі. Першим, хто спробував реалізувати принцип ДВС, був англієць Роберт Стріт (пат. № 1983,1794). Двигун складався з циліндра та рухомого поршня. У циліндр на початку переміщення поршня надходила суміш леткої рідини (спирт) та повітря, рідина та пари рідини змішувалися з повітрям. На середині ходу поршня суміш спалахувала і підкидала поршень.

У 1799 році французький інженер Філіп Лебон відкрив світильний газ та отримав патент на використання та спосіб отримання світильного газу шляхом сухої перегонки деревини або вугілля. Це відкриття мало величезне значення, передусім, у розвиток техніки освітлення, які дуже скоро стали успішно конкурувати з дорогими свічками. Проте світильний газ годився як для освітлення. 1801 року Лебон узяв патент на конструкцію газового двигуна. Принцип дії цієї машини ґрунтувався на відомій властивості відкритого ним газу: його суміш із повітрям вибухала при запаленні з виділенням великої кількості теплоти. Продукти горіння стрімко розширювалися, чинячи сильний тиск на довкілля. Створивши відповідні умови, можна використовувати енергію, що виділяється, в інтересах людини. У двигуні Лебона були передбачені два компресори та камера змішування. Один компресор мав накачувати в камеру стиснене повітря, а інший – стиснутий світильний газ із газогенератора. Газоповітряна суміш надходила потім у робочий циліндр, де спалахувала. Двигун був подвійної дії, тобто робочі камери, що поперемінно діяли, знаходилися по обидва боки поршня. Фактично, Лебон виношував думку про двигуні внутрішнього згоряння, проте Р. Стріт і Ф. Лебон не робили спроб реалізувати свої ідеї.

У наступні роки (до 1860 р.) нечисленні спроби створення двигуна внутрішнього згоряння також не увінчалися успіхом. Основні труднощі створення двигуна внутрішнього згоряння зумовлювалися відсутністю відповідного палива, труднощами організації процесів газообміну, паливоподачі, займання палива. Обійти ці труднощі значною мірою вдалося Роберту Стірлінгу, який у 1816-1840 рр. створив. двигун із зовнішнім згорянням та регенератором. У двигуні Стірлінга перетворення зворотно-поступального руху поршня у обертальний рух здійснювалося за допомогою ромбічного механізму, а як робоче тіло використовувалося повітря.

Одним із перших звернув увагу на реальну можливість створення двигуна внутрішнього згоряння французький інженер Саді Карно (1796-1832), який займався питаннями теорії теплоти, теорії теплових машин. У творі «Роздум про рушійну силу вогню і про машини, здатних розвивати цю силу» (1824) він писав: «Нам здавалося б вигіднішим спершу стиснути повітря насосом, потім пропустити його через цілком замкнуту топку, вводячи туди маленькими порціями паливо, за допомогою пристосування, що легко здійсниться; потім змусити повітря виконати роботу в циліндрі з поршнем або в будь-якій іншій посудині, що розширюється, і, нарешті, викинути його в атмосферу або змусити піти до парового котла для використання температури, що залишилася. Основні труднощі, що зустрічаються в таких операціях: укласти топку в приміщення достатньої міцності і підтримувати при цьому горіння в належному стані, підтримувати різні частини апарату при помірній температурі і заважати швидкому псуванню циліндра і поршня; ми не думаємо, щоб ці труднощі були б непереборними». Карно Саді. Роздуми про рушійну силу вогню та про машини, здатні розвивати цю силу/С. Карно. – М. – Петр.: Державне видавництво, 1953. – 76 с. Проте ідеї С. Карно були оцінені його сучасниками. Лише через 20 років уперше звернув на них увагу французький інженер Е. Клапейрон (1799–1864), автор відомого рівняння стану. Завдяки Клапейрону, який використовував метод Карно, популярність Карно починає швидко зростати. В даний час Саді Карно загальновизнаний як основоположник теплотехніки.

У наступні роки кілька винахідників із різних країн намагалися створити працездатний двигун на світильному газі. Проте всі ці спроби не призвели до появи на ринку двигунів, які б успішно конкурували з паровою машиною. Честь створення комерційно успішного двигуна внутрішнього згоряння належить французькому винахіднику (бельгійського походження) Жану Етьєну Ленуару. Працюючи на гальванічному заводі, Ленуар прийшов до думки, що паливоповітряну суміш у газовому двигуні можна спалахувати за допомогою електричної іскри. 24 січня 1860 р. Ленуар отримав патент на двигун внутрішнього згоряння, і до кінця 1860 р. двигун був побудований. Двигун працював на світильному газі без попереднього стиснення. На частині ходу поршня від ВМТ до НМТ до циліндра надходила суміш повітря і газу, а потім суміш займалася електричною іскрою (Додаток 2).

Ленуар не відразу досяг успіху. Після того, як вдалося виготовити всі деталі і зібрати машину, вона пропрацювала зовсім небагато і зупинилася, тому що через нагрівання поршень розширився і заклинив у циліндрі. Ленуар удосконалив свій двигун, продумавши систему водяного охолодження. Однак друга спроба запуску також закінчилася невдачею через поганий перебіг поршня. Ленуар доповнив свою конструкцію системою мастила. Тільки тоді двигун почав працювати. Вже перші недосконалі конструкції продемонстрували суттєві переваги двигуна внутрішнього згоряння порівняно з паровою машиною. Попит на двигуни швидко зростав, і протягом кількох років Ж. Ленуар збудував понад 300 двигунів. Він першим використовував двигун внутрішнього згоряння як силової установкирізного призначення. Однак ця модель була недосконала, ККД не перевищував 4%.

У 1862 р. французький інженер А.Ю. Бо де Роша подав у патентне відомство Франції прохання видачу патенту (дата пріоритету - 1 січня 1862 р.), у якому уточнив ідею, висловлену Саді Карно з погляду конструкції двигуна та її робочих процесів. (Про це прохання згадали лише при патентних суперечках щодо пріоритету винаходу Н. Отто). Бо де Роша пропонував здійснювати впуск горючої суміші протягом першого ходу поршня, стиснення суміші - протягом другого ходу поршня, згоряння суміші - при крайньому верхньому положенніпоршня та розширення продуктів згоряння - протягом третього ходу поршня; випуск продуктів згоряння – протягом четвертого ходу поршня. Однак через відсутність коштів не зміг здійснити.

Цей цикл, через 18 років, був здійснений німецьким винахідником Отто Ніколауса Августа у двигуні внутрішнього згоряння, який працював за чотиритактною схемою: впуск, стиснення, робочий хід, випуск відпрацьованих газів. Саме модифікації цього двигуна і отримали найбільшого поширення. За більш ніж столітній період, який справедливо називають « автомобільною ерою», змінювалося все – форми, технології, рішення. Зникали одні марки і натомість приходили інші. Декілька витків розвитку пройшла автомобільна мода. Незмінним залишилося одне - число тактів, якими працює двигун. І в історії автомобілебудування це число назавжди пов'язане з ім'ям німецького винахідника-самоука Отто. Спільно з видним промисловцем Ойгеном Лангеном винахідник заснував у Кельні фірму «Отто і Ко» - і зосередився на пошуку найкращого рішення. 21 квітня 1876 він отримав патент на чергову версію двигуна, який роком пізніше був представлений на Паризькій виставці 1867, де і був відзначений Великою золотою медаллю. Наприкінці 1875 р. Отто закінчив розробку проекту нового першого у світі 4-тактного двигуна. Переваги чотиритактного двигуна були очевидні, і 13 березня 1878 року Н. Отто було видано патент Німеччини № 532 на чотиритактний двигунвнутрішнього згоряння (Додаток 3). Протягом перших 20 років завод Н. Отто побудував 6000 двигунів.

Експерименти зі створення такого агрегату проводилися й раніше, але автори стикалися з низкою проблем, насамперед із тим, що спалахи горючої суміші в циліндрах відбувалися настільки несподіваних послідовностях, що забезпечити рівну і постійну передачу потужності було неможливо. Але саме йому вдалося знайти єдине правильне рішення. Досвідченим шляхом він встановив, що невдачі всіх колишніх спроб були пов'язані як з неправильним складом суміші (пропорції пального та окислювача), так і з помилковим алгоритмом синхронізації системи упорскування палива та його згоряння.

Значний внесок у розвиток двигунів внутрішнього згоряння було зроблено також американським інженером Брайтоном, який запропонував компресорний двигун із постійним тиском згоряння, карбюратор.

Отже, пріоритет Ж. Ленуара та Н. Отто у створенні перших працездатних двигунів внутрішнього згоряння безперечний.

Виробництво двигунів внутрішнього згоряння неухильно зростало, удосконалювалася їх конструкція. У 1878-1880 pp. починається виробництво двотактних двигунів, запропонованих німецькими винахідниками Віттігом і Гессом, англійським підприємцем та інженером Д. Клерком, а з 1890 - двотактних двигунів з кривошипно-камерною продувкою (патент Англії № 6410, 1890). Використання кривошипної камери як продувного насоса дещо раніше було запропоновано німецьким винахідником та підприємцем Г. Даймлером. У 1878 р. Карл Бенц оснастив триколісний велосипеддвигуном потужністю 3 л.с., який розвивав швидкість понад 11 км/год. Їм же створені перші автомобілі з одно- та двоциліндровими двигунами. Циліндри розташовувалися горизонтально, момент, що крутить, на колеса передавався за допомогою ремінної передачі. У 1886 р. К. Бенцу було видано автомобіль патент Німеччини №37435 з пріоритетом від 29 січня 1886 р. На Паризької всесвітньої виставці в 1889 р. автомобіль Бенца був єдиним. З цього автомобіля починається інтенсивний розвиток автомобілебудування.

Іншим видатним подією історія двигунів внутрішнього згоряння було створення двигуна внутрішнього згоряння із запаленням палива від стиску. У 1892 р. німецький інженер Рудольф Дизель (1858-1913) запатентував, а 1893 р. описав у брошурі «Теорія та конструкція раціонального теплового двигунадля заміни парових машин та відомих в даний час теплових двигунів» двигун, що працює за циклом Карно. У патенті Німеччини №67207 з пріоритетом від 28 лютого 1892 р. «Робочий процес та спосіб виконання одноциліндрового та багатоциліндрового двигуна» принцип роботи двигуна викладався таким чином: Там же.

1. Робочий процес в двигунах внутрішнього згоряння характеризується тим, що поршень в циліндрі настільки сильно стискає повітря або який-небудь індиферентний газ (пар) з повітрям, що температура стиснення, що виходить при цьому, знаходиться значно вище температури займання палива. При цьому згоряння палива, що поступово вводиться після мертвої точки відбувається так, що в циліндрі двигуна не відбувається істотного підвищення тиску і температури. Після цього, після припинення подачі палива, в циліндрі відбувається подальше розширення газової суміші.

2. Для здійснення робочого процесу, описаного в п.1, до робочого циліндра приєднується багатоступінчастий компресор з ресивером. Також можливе з'єднання декількох робочих циліндрів між собою або з циліндрами для попереднього стиснення і подальшого розширення.

Перший двигун Р.Дизель побудував вже до липня 1893 р. Передбачалося, що стиснення здійснюватиметься до тиску 3 МПа, температура повітря наприкінці стиснення сягатиме 800 З, а паливо (вугільний порошок) - вводитися у циліндр. Під час запуску першого двигуна стався вибух (як паливо використали бензин). Протягом 1893 р. було збудовано три двигуни. Невдачі з першими двигунами змусили Р.Дізеля відмовитися від ізотермічного згоряння та перейти до циклу зі згорянням при постійному тиску.

На початку 1895 був успішно випробуваний перший компресорний двигун з займанням від стиснення, що працює на рідкому паливі (гасі), а в 1897 почався період широких випробувань нового двигуна. Ефективний ККД двигуна становив 0,25, механічний ККД – 0,75. Перший двигун внутрішнього згоряння із запаленням від стиску для промислових цілей було побудовано 1897 р. Аугсбурзьким машинобудівним заводом. На виставці в Мюнхені 1899 р. вже було представлено 5 двигунів Р.Дізеля заводами Отто-Дейтц, Круппа та Аугсбурзького машинобудівного. Успішно демонструвалися двигуни Р. Дизеля та на Всесвітній виставці у Парижі (1900). Надалі вони знайшли широке застосування і на ім'я винахідника отримали назву «дизельні двигуни» або просто «дизелі».

У Росії її перші гасові двигуни почали будуватися в 1890 р. на заводі Е.Я. Бромлія (чотиритактні калоризаторні), а з 1892 р. і на механічному заводі Е. Нобеля. У 1899 р. Нобель отримав декларація про виробництво двигунів Р. Дизеля й у тому року завод розпочав та його випуску. Конструкцію двигуна розробили спеціалісти заводу. Двигун розвивав потужність 20-26 к.с., працював на сирій нафті, соляровому маслі, гасі. Фахівці заводу виконали також розробки двигунів із запаленням від стиснення. Вони побудували перші безкрейцкопфні двигуни, перші двигуни з V-подібним розташуванням циліндрів, двотактні двигуни з прямоточно-клапанною та петлевою схемами продування, двотактні двигуни, в яких продування здійснювалося за рахунок газодинамічних явищ у випускному каналі. Виробництво двигунів із запаленням палива від стиснення було розпочато У 1903-1911 рр. . на Коломенському, Сормівському, Харківському паровозобудівному заводах, на заводах Фельзера у Ризі та Нобеля у Петербурзі, на Миколаївському суднобудівному заводі. У 1903-1908 pp. російський винахідник та підприємець Я.В. Мамин створив кілька працездатних швидкохідних двигунів з механічним упорскуванням палива в циліндр і займанням від стиску, потужність якого 1911 р., становила вже 25 к.с. Упорскування палива вироблялося в передкамеру, виконану з чавуну з мідною вставкою, що дозволяло отримати високу температуру поверхні передкамери та надійне самозаймання. Це був перший у світі безкомпресорний дизель. Шепелєв О.М. Нарис про життя та творчість винахідника Я.В. Мамина/О.М. Шепелєв, А.А Дерев'янченко, Я. Мамин. - Челябінськ: Юж-Урал. кн. видавництво, 1988. 1906 р. професор МВТУ В.І. Гриневецький запропонував конструкцію двигуна з подвійним стисненням та розширенням – прототипу комбінованого двигуна. Ним розроблено метод теплового розрахунку робочих процесів, який згодом був розвинений Н.Р. Брилінгом та Є.К. Мазингом і не втратив свого значення і сьогодні. Як бачимо, фахівці дореволюційної Росії виконали безперечно великі самостійні розробки в галузі двигунів із запаленням палива від стиснення. Успішний розвиток дизелебудування в Росії пояснюється тим, що Росія мала свою нафту, а двигуни Дизеля найбільше відповідали потребам невеликих підприємств, тому виробництво дизельних двигунів у Росії почалося практично одночасно з країнами Західної Європи.

Успішно розвивалося вітчизняне двигунобудування й у післяреволюційний період. До 1928 р. країни вже випускалося понад 45 типів двигунів сумарною потужністю близько 110 тис. кВт. У роки перших п'ятирічок було освоєно випуск автомобільних і тракторних двигунів, суднових та стаціонарних двигунів потужністю до 1500 кВт, створено авіадизель, танковий дизель В-2, який значною мірою визначив високі тактико-технічні характеристики бронетанкової техніки країни. Значний внесок у розвиток вітчизняного двигунобудування зробили видатні радянські вчені: Н.Р. Брилінг, Є.К. Мазинг, В.Т. Цвєтков, А.С. Орлін, В.А. Ваншейдт, Н.М. Глаголєв, М.Г. Круглов та ін.

З розробок у галузі теплових двигунів останніх десятиліть ХХ століття слід зазначити три найважливіші: створення німецьким інженером Феліксом Ванкелем працездатної конструкції роторно-поршневого двигуна, комбінованого двигуна з високим наддувом та конструкції двигуна із зовнішнім згорянням, конкурентоспроможного із швидкохідним дизелем. Поява двигуна Ванкеля була зустрінута з натхненням. Маючи малу питому масу та габарити, високу надійність, РПД досить швидко набули широкого поширення головним чином легковому автотранспорті, в авіації, на судах і стаціонарних установках. Ліцензію на виробництво двигуна Ф. Ванкеля придбало більше 20 фірм, серед них і такі як «Дженерал Моторс», «Форд. До 2000 р. було виготовлено понад два мільйони автомобілів із РПД. П'ятов І. Фелікс Ванкель - винахідник роторно-поршневого двигуна / І. П'ятов // Двигун. – 2001. – №4.

У останні рокитриває процес удосконалення та покращення показників бензинових двигунів та дизелів. Розвиток бензинових двигунів йде шляхом поліпшення їх екологічних характеристик, економічності та потужних показників шляхом ширшого застосування та вдосконалення системи упорскування бензину в циліндри; застосування електронних систем керування упорскуванням, розшарування заряду в камері згоряння зі збідненням суміші на часткових навантаженнях; збільшення енергії електричної іскри під час запалювання і т. д. В результаті економічність робочого циклу бензинових двигунів стає близькою до економічності дизелів.

Для підвищення техніко-економічних показників дизелів використовують підвищення тиску впорскування палива, застосовують керовані форсунки, форсування за середнім ефективним тиском шляхом наддуву та охолодження. наддувного повітря, використовують заходи щодо зниження токсичності газів, що відпрацювали.

Таким чином, безперервне вдосконалення двигунів внутрішнього згоряння забезпечило їм панівне становище, і тільки в авіації двигун внутрішнього згоряння поступився своїми позиціями газотурбінному двигуну. Для інших галузей народного господарстваальтернативних енергетичних установок малої потужності, настільки ж універсальних та економічних, як двигун внутрішнього згоряння, ще не запропоновано. Тому і на віддалену перспективу двигун внутрішнього згоряння розглядається як основний тип енергетичної установки середньої та малої потужності для транспорту та інших галузей народного господарства.

Аналіз діяльності нафтової компанії ВАТ "Самотлорнафтогаз"

ТНК-ВР є однією з провідних нафтових компаній Росії і входить до десятки найбільших приватних нафтових компаній у світі за обсягами видобутку нафти.

Аналіз діяльності унітарного муніципального підприємства "Нижньоудинський хлібозавод"

Унітарне муніципальне підприємство "Нижньоудинський ХЛІБОЗАВОД" та його попередники. Об'єднаний архівний фонд. У 1931 році 20-го століття у м. Нижньоудинську між річкою Уда та її протокою Застрянка була побудована кустарна пекарня.

Аналіз діяльності Уральського центру стандартизації, метрології та сертифікації (ФДМ "Уралтест")

У 1899 році Урал і Сибір відвідав великий російський учений Дмитро Іванович Менделєєв (1834-1907 рр.). Приїхавши на Урал як главу експедиції, завданням якої було вивчення гірничорудної справи.

Аналіз ефективності роботи двигуна внутрішнього згоряння

Двигуном внутрішнього згоряння називають поршневий тепловий двигун, в якому процеси згоряння палива, виділення теплоти та перетворення її на механічну роботу відбуваються безпосередньо в циліндрі двигуна.

Дослідження впливу концентрації лугу на структуру диспергованих порошків та властивості керамічних матеріалів, спечених з них

Доокислення відпрацьованих газів двигунів внутрішнього згоряння (ДВЗ) є однією з найбільш складних та актуальних проблем захисту навколишнього середовища від забруднення токсичними речовинами.

Історія виникнення сучасних бульдозерів

Слово "бульдозер" з'явилося наприкінці XIX століття - воно відносилося до будь-якої сили, здатної зрушити велику масу. У 1929 році з'явився саме перший бульдозер - величезна та галаслива машина.

Історія створення та розвитку двигунів внутрішнього згоряння

В даний час найбільшого поширення набули двигуни внутрішнього згоряння (ДВС) - тип двигуна, теплова машина, в якій хімічна енергія палива (зазвичай застосовується рідке або газоподібне вуглеводневе паливо).

Корозійно-механічне зношування обладнання

Поршневі кільцяі циліндрові втулки(гільзи) двигунів, виготовлені з ливарних чавунів, за наявності електроліту утворюють гальванічні пари як один з одним, так і між структурними складовими чавуну - перлітом, графітом.

Проект реконструкції моторної ділянки в умовах ТОВ "Автоекспрес"

ТОВ «Автоекспрес» організовано у 1997 році з метою просування торгової марки Subaruна українському ринку Знаходиться за адресою: м. Донецьк, пр. Ілліча, 65...

Проектування робочого органу скріпера

Перші землерийно-транспортні машини виконувалися на ковзанках, пізніше - на дерев'яних та металевих колесах. У міру збільшення потужності та маси машин тиск на ґрунт зростав.

Створення максимально легкого та потужного двигуна – першочергове завдання для інженерів усіх автомобільних компаній, Якою вони з тим чи іншим успіхом намагаються вирішити вже понад сто років. Гільза циліндрів - це важлива частина блоку циліндрів.

Розробка та дослідження автоматизованого пристрою для лазерного термозміцнення гільз циліндрів на базі двигунів з порожнистим ротором

Блок циліндрів чи блок-картер є основою двигуна. На ньому та всередині нього розташовані основні механізми та деталі систем двигуна. Більшість сучасних двигуніврідинного охолодження циліндр, де переміщається поршень.

Поршневим двигуномвнутрішнього згоряння називають таку теплову машину, в якій перетворення хімічної енергії палива на теплову, а потім на механічну енергію, відбувається всередині робочого циліндра.

Тепловий розрахунок двигуна внутрішнього згоряння Д-240

Технологія переробки м'ясної сировини у ТОВ КМП "М'ясна казка" м. Тюмені

Комбінат м'ясних напівфабрикатів "М'ясна казка" зареєстровано за адресою місто Тюмень, вулиця Бабаринка, 20а/2. Ділянка розташування виробництва знаходиться у межах міста, що забезпечує ефективну реалізацію готової продукції.

Це вступна частина циклу статей присвячених Двигуну Внутрішнього Згоряння, що є коротким екскурсом в історію, розповідає про еволюцію ДВЗ Також у статті будуть порушені перші автомобілі.

У наступних частинах будуть докладно описані різні ДВЗ:

Шатунно-поршневі
Роторні
Турбореактивні
Реактивні

Двигун був встановлений на човен, який зміг піднятися вгору за течією річки Сона. Через рік після випробувань брати отримали патент на свій винахід, підписаний Наполеоном Бонопартом, терміном на 10 років.

Найправильніше було б назвати цей двигун реактивним, тому що його робота полягала у виштовхуванні води з труби човна, що знаходиться під днищем.

Двигун складався з камери запалювання та камери згоряння, сильфону для нагнітання повітря, паливо-роздавального пристрою та пристрою запалювання. Паливом для двигуна служив вугільний пил.

Сильфон впорскував струмінь повітря змішаний з вугільним пилом в камеру підпалювання де тліючий гніт запалював суміш. Після цього, частково підпалена суміш (вугільний пил горить відносно повільно) потрапляла в камеру згоряння, де повністю прогорала і відбувалося розширення.
Далі тиск газів виштовхував воду з вихлопної трубищо змушувало човен рухатися, після цього цикл повторювався.
Двигун працював у імпульсному режимі з частотою ~12 та/хв.

Через деякий час, брати вдосконалили паливо, додавши в нього смолу, а потім замінили його нафтою і сконструювали просту систему упорскування.
Протягом наступних десяти років проект не набув жодного розвитку. Клод поїхав до Англії з метою просування ідеї двигуна, але розтратив усі гроші і нічого не досяг, а Джозеф зайнявся фотографією і став автором першої у світі фотографії «Вигляд з вікна».

У Франції, у будинку-музеї Ньєпсів, виставлено репліку «Pyreolophore».

Трохи пізніше, де Ріва поставив свій двигун на чотириколісний візок, який, на думку істориків, став першим автомобілем з ДВС.

Про Алессандро Вольта

Вольта вперше помістив пластини з цинку та міді в кислоту, щоб отримати безперервний електричний струм, створивши перше у світі хімічне джерело струму. («Вольтовий стовп»).

У 1776 р. Вольта винайшов газовий пістолет - пістолет Вольти, в якому газ вибухав від електричної іскри.

В 1800 побудував хімічну батарею, що дозволило отримувати електрику за допомогою хімічних реакцій.

Іменем Вольти названа одиниця виміру електричної напруги – Вольт.

A- Циліндр, B- "свічка запалювання, C- поршень, D- «повітряна» куля з воднем, E- хроповик, F- клапан скидання відпрацьованих газів, G- рукоятка для керування клапаном.

Водень зберігався в «повітряній» кулі з'єднаною трубою з циліндром. Подача палива та повітря, а також підпал суміші та викид відпрацьованих газів здійснювалися вручну, за допомогою важелів.

Принцип роботи:

Через клапан скидання відпрацьованих газів у камеру згоряння надходило повітря.
Клапан зачинявся.
Відкривався кран подачі водню із кулі.
Кран закривався.
Натисканням на кнопку подавався електричний розряд на свічку.
Суміш спалахувала і піднімала поршень нагору.
Відкривався клапан скидання відпрацьованих газів.
Поршень падав під власною вагою (він був важкий) і тягнув мотузку, яка через блок повертала колеса.

Після цього цикл повторювався.

В 1813 де Рива побудував ще один автомобіль. Це був віз довжиною близько шести метрів, з колесами двометрового діаметра і важив майже тонну.
Машина змогла проїхати 26 метрів із вантажем каменів (близько 700 фунтів)та чотирма чоловіками, зі швидкістю 3 км/год.
З кожним циклом машина переміщалася на 4-6 метрів.

Мало хто з його сучасників серйозно ставився до цього винаходу, а Французька Академія Наук стверджувала, що двигун внутрішнього згоряння ніколи не конкуруватиме за продуктивністю з паровою машиною.

У 1833 році, американський винахідник Лемюель Веллман Райт зареєстрував патент на двотактний газовий двигун внутрішнього згоряння з водяним охолодженням.
(див. нижче)у своїй книзі "Gas and Oil Engines" написав про двигун Райта наступне:

«Креслення двигуна дуже функціональне, а деталі ретельно опрацьовані. Вибух суміші діє безпосередньо на поршень, який через шатун обертає кривошипний вал. за зовнішньому виглядудвигун нагадує парову машину високого тиску, в якій газ та повітря подаються за допомогою насосів з окремих резервуарів. Суміш, що знаходиться в сферичних ємностях, підпалювалася під час підйому поршня в ВМТ (верхня мертва точка) і штовхала його вниз/вгору. Наприкінці такту відкривався клапан і викидав вихлопні гази в атмосферу.

Невідомо, чи був колись цей двигун збудований, однак є його креслення:

У 1838 році, англійський інженер Вільям Барнетт отримав патент на три двигуни внутрішнього згоряння.

Перший двигун - двотактний односторонньої дії (паливо горіло лише з одного боку поршня)з окремими насосами для газу та повітря. Підпал суміші відбувався в окремому циліндрі, а потім палаюча суміш перетікала в робочий циліндр. Впуск та випуск здійснювався через механічні клапани.

Другий двигун повторював перший, але був подвійної дії, тобто горіння відбувалося поперемінно з обох боків поршня.

Третій двигун, так само був подвійної дії, але мав впускні та випускні вікна в стінках циліндра, що відкривається в момент досягнення поршнем крайньої точки (як у сучасних двотактниках). Це дозволяло автоматично випускати вихлопні гази та впускати новий заряд суміші.

Відмінною рисою двигуна Барнетта було те, що свіжа суміш стискалася поршнем перед займанням.

Креслення одного з двигунів Барнетта:

У 1853-57 роках, італійські винахідники Єугеніо Барзанті та Феліче Маттеуччі розробили та запатентували двоциліндровий двигун внутрішнього згоряння потужність 5 л/с.
Патент був виданий Лондонським бюро, оскільки італійське законодавство не могло гарантувати достатній захист.

Будівництво прототипу було доручено компанії Bauer & Co. of Milan» (Helvetica), і завершено на початку 1863 року. Успіх двигуна, який був набагато ефективнішим, ніж парова машина, виявився настільки великим, що компанія стала отримувати замовлення з усього світу.

Ранній, одноциліндровий двигун Барзанті-Маттеучі:

Модель двоциліндрового двигуна Барзанті-Маттеучі:

Маттеуччі та Барзанті уклали угоду на виробництво двигуна з однією з бельгійських компаній. Барзанті відбув до Бельгії для спостереження за роботою особисто та раптово помер від тифу. Зі смертю Барзанті всі роботи з двигуна були припинені, а Маттеуччі повернувся до своєї колишньої роботи як інженер-гідравлік.

У 1877 році, Маттеучі стверджував, що він з Барзанті були головними творцями двигуна внутрішнього згоряння, а двигун побудований Августом Отто дуже схожий на двигун Барзанті-Маттеучі.

Документи щодо патентів Барзанті та Маттеучі зберігаються в архіві бібліотеки Museo Galileo у Флоренції.

Найголовнішим винаходом Ніколауса Отто був двигун з чотиритактним циклом- циклом Отто. Цей цикл досі лежить в основі роботи більшості газових та бензинових двигунів.

Чотирьохтактний цикл був найбільшим технічним досягненнямОтто, але незабаром виявилося, що за кілька років до його винаходу такий самий принцип роботи двигуна був описаний французьким інженером Бо де Роша (див. вище). Група французьких промисловців заперечила патент Отто в суді, суд вважав їхні докази переконливими. Права Отто, які випливали з його патенту, було значно скорочено, в тому числі було анульовано його монопольне право на чотиритактний цикл.

Незважаючи на те, що конкуренти налагодили випуск чотиритактних двигунів, відпрацьована багаторічним досвідом модель Отто все одно була найкращою, і попит на неї не припинявся. До 1897 було випущено близько 42 тисяч таких двигунів різної потужності. Однак та обставина, що як паливо використовувався світильний газ, сильно звужувала область їх застосування.
Кількість світильногазових заводів було трохи навіть у Європі, а Росії їх взагалі було лише два - у Москві Петербурзі.

У 1865 році, французький винахідник П'єр Хьюго отримав патент на машину, що представляла собою вертикальний одноциліндровий двигун подвійної дії, в якому для подачі суміші використовувалися два гумові насоси, що приводяться в дію від колінчастого валу.

Пізніше Хьюго сконструював горизонтальний двигун схожий на двигун Ленуара.

Science Museum, London.

У 1870 році, австро-угорський винахідник Семюель Маркус Зігфрід сконструював двигун внутрішнього згоряння, що працює на рідкому паливі і встановив його на чотириколісний візок.

Сьогодні цей автомобіль добре відомий як The First Marcus Car.

У 1887 році, у співпраці з компанією "Bromovsky & Schulz", Маркус побудував другий автомобіль - "Second Marcus Car".

У 1872 році, американський винахідник запатентував двоциліндровий двигун внутрішнього згоряння постійного тиску, що працює на гасі.
Брайтон назвав свій двигун "Ready Motor".

Перший циліндр виконував функцію компресора, що нагнітав повітря в камеру згоряння, в яку безперервно надходив і гас. У камері згоряння суміш підпалювалася і через золотниковий механізм надходило до другого - робочого циліндра. Істотною відмінністю від інших двигунів було те, що паливоповітряна сумішзгоряла поступово та при постійному тиску.

Цікаві термодинамічні аспекти двигуна, можуть почитати про «Цикл Брайтона».

У 1878 році, шотландський інженер Сер (у 1917 році посвячений у лицарі)розробив перший двотактний двигун із запаленням стиснутої суміші. Він запатентував його в Англії у 1881 році.

Двигун працював цікавим чином: у правий циліндр подавалося повітря та паливо, там воно змішувалося і ця суміш виштовхувалася в лівий циліндр, де й відбувалося запалювання суміші від свічки. Відбувалося розширення, обидва поршні опускалися, з лівого циліндра (через лівий патрубок)викидалися вихлопні гази, а правий циліндр всмоктувалась нова порція повітря і палива. Наслідуючи інерцію поршні піднімалися і цикл повторювався.

У 1879 році, побудував цілком надійний бензиновий двотактнийдвигун та отримав на нього патент.

Однак справжній геній Бенца виявився в тому, що в наступних проектах він зумів поєднати різні пристрої. (дросель, запалення за допомогою іскри з батареї, свічка запалювання, карбюратор, зчеплення, КПП та радіатор)на своїх виробах, що, у свою чергу, стало стандартом для всього машинобудування.

У 1883 році Бенц заснував компанію «Benz & Cie» з виробництва газових двигуніві 1886 року запатентував чотиритактнийдвигун, який він використав на своїх автомобілях.

Завдяки успіху компанії Benz & Cie, Бенц зміг зайнятися проектуванням безкіньових екіпажів. Поєднавши досвід виготовлення двигунів і давнє хобі - конструювання велосипедів, до 1886 року він побудував свій перший автомобіль і назвав його "Benz Patent Motorwagen".

Конструкція дуже нагадує триколісний велосипед.

Одноциліндровий чотиритактний двигун внутрішнього згоряння робочим об'ємом 954 см3. Benz Patent Motorwagen".

Двигун був оснащений великим маховиком (використовувався не тільки для рівномірного обертання, але і для запуску), бензобаком на 4,5 л, карбюратором випарного типу та золотниковим клапаном, через який паливо надходило до камери згоряння. Запалення вироблялося свічкою запалювання власної конструкції Бенца, напруга яку подавалося від котушки Румкорфа .

Охолодження було водяним, але не замкненого циклу, а випарним. Пара йшла в атмосферу, так що заправляти автомобіль доводилося не тільки бензином, а й водою.

Двигун розвивав потужність 0,9 л. при 400 об/хв і розганяв автомобіль до 16 км/год.

Карл Бенц за "кермом" свого авто.

Трохи пізніше, 1896 року, Карл Бенц винайшов опозитний двигун (або плоский двигун), в якому поршні досягають верхньої мертвоїточки в один і той же час, тим самим врівноважуючи один одного.

Музей «Mercedes-Benz» у Штутгарті.

У 1882 році, англійський інженер Джеймс Аткінсон придумав цикл Аткінсона та двигун Аткінсона.

Двигун Аткінсона - це по суті двигун, що працює за чотиритактним. циклу Отто, але зі зміненим кривошипно-шатунним механізмом. Відмінність полягала в тому, що в двигуні Аткінсона всі чотири такти відбувалися за один оберт колінчастого валу.

Використання циклу Аткінсона у двигуні дозволяло зменшити споживання палива та знизити рівень шуму при роботі за рахунок меншого тиску при випуску. Крім того, в цьому двигуні не потрібно редуктора для приводу газорозподільного механізму, так як відкриття клапанів приводив у рух колінчастий вал.

Не дивлячись на низку переваг (включаючи обхід патентів Отто)двигун не набув широкого поширення через складність виготовлення та деяких інших недоліків.
Цикл Аткінсона дозволяє отримати найкращі екологічні показники та економічність, але вимагає високих оборотів. На малих оборотах видає порівняно малий і може заглухнути.

Зараз двигун Аткінсона застосовується на гібридних автомобілях. Toyota Prius» та «Lexus HS 250h».

У 1884 році, британський інженер Едвард Батлер, на лондонській виставці велосипедів "Stanley Cycle Show" продемонстрував креслення триколісного автомобіляз бензиновим двигуном внутрішнього згоряння, а в 1885 побудував його і показав на тій же виставці, назвавши «Velocycle». Так само, Батлер був першим, хто використовував слово бензин.

Патент на "Velocycle" був виданий у 1887 році.

На «Velocycle» було встановлено одноциліндровий, чотиритактний бензиновий ДВС, оснащений котушкою запалювання, карбюратором, дроселем та рідинним охолодженням. Двигун розвивав потужність близько 5 л. при об'ємі 600 см3 і розганяв автомобіль до 16 км/год.

Протягом багатьох років Батлер покращував характеристики свого транспортного засобу, але був позбавлений можливості його тестувати через "Закон Червоного Прапора" (виданий 1865 року), згідно з яким транспортні засоби не повинні були перевищувати швидкість понад 3 км/год. Крім того, в автомобілі мали бути присутніми троє людей, одна з яких повинна була йти перед автомобілем з червоним прапором. (Такі ось заходи безпеки) .

У журналі "Англійський Механік" від 1890 року, Батлер написав - "Влада забороняє використання автомобіля на дорогах, внаслідок чого я відмовляюся від подальшого розвитку."

Через відсутність суспільного інтересу до автомобіля, Батлер розібрав його на металобрухт, і продав патентні права Гаррі Дж. Лоусону (виробнику велосипедів)який продовжив виробництво двигуна для використання на катерах.

Сам Батлер перейшов до створення стаціонарних і суднових двигунів.

У 1891 році, Герберт Ейкройд Стюарт у співпраці з компанією "Richard Hornsby and Sons" побудував двигун "Hornsby-Akroyd", в якому паливо (гас) під тиском впорскувалося в додаткову камеру (через форму її називали «гаряча кулька»), встановлену на головці блоку циліндрів та з'єднану з камерою згоряння вузьким проходом. Паливо спалахнуло від гарячих стін додаткової камери і спрямовувалося в камеру згоряння.

1. Додаткова камера (гаряча кулька).
2. Циліндр.
3. Поршень.
4. Картер.

Для запуску двигуна використовувалася паяльна лампа, якою нагрівали додаткову камеру. (після запуску вона підігрівалася вихлопними газами). Через це двигун «Hornsby-Akroyd», який був попередником дизельного двигунасконструйованого Рудольфом Дизелем, часто називали «напівдизелем». Однак через рік Ейкройд удосконалив свій двигун, додавши до нього «водяну сорочку» (патент від 1892 р.), що дозволило підвищити температуру в камері згоряння за рахунок збільшення ступеня стиснення, і тепер уже не було необхідності додаткового джерела нагріву.

У 1893 році, Рудольф Дизель отримав патенти на тепловий двигун та модифікований "цикл Карно" під назвою «Метод та апарат для перетворення високої температуриу роботу».

У 1897 році, на "Аугсбурзькому машинобудівному заводі" (З 1904 року MAN), за фінансової участі компаній Фрідріха Круппа та братів Зульцер, було створено перший функціонуючий дизель Рудольфа Дизеля
Потужність двигуна складала 20 кінських силпри 172 оборотах за хвилину, ККД 26,2 % при вазі п'ять тонн.
Це набагато перевершувало існуючі двигуниОтто з ККД 20% і суднові парові турбіни з ККД 12%, що викликало найжвавіший інтерес промисловості в різних країнах.

Двигун Дизеля був чотиритактним. Винахідник встановив, що ККД двигуна внутрішнього згоряння підвищується збільшення ступеня стиснення горючої суміші. Але сильно стискати горючу суміш не можна, тому що тоді підвищуються тиск і температура, і вона самозаймається раніше часу. Тому Дизель вирішив стискати не горючу суміш, а чисте повітря і кінець стиснення впорскувати паливо в циліндр під сильним тиском.
Оскільки температура стиснутого повітрядосягала 600-650 ° C, паливо самозаймило, і гази, розширюючись, рухали поршень. Таким чином Дизелю вдалося значно підвищити ККД двигуна, позбавитися системи запалювання, а замість карбюратора використовувати паливний насосвисокого тиску
У 1933 році Елінг пророчо писав: «Коли я почав працювати над газовою турбіноюв 1882 році, я був твердо впевнений, що мій винахід буде затребуваний в авіабудуванні.

На жаль, Елінг помер у 1949 році, так і не доживши до настання ери турбореактивної авіації.

Єдине фото, яке удалося знайти.

Можливо, хтось знайде щось про цю людину в "Норвезькому музеї техніки".

1903 року, Костянтин Едуардович Ціолковський, у журналі «Науковий огляд» опублікував статтю «Дослідження світових просторів реактивними приладами», де вперше довів, що апаратом, здатним здійснити космічний політ, є ракета. У статті було запропоновано перший проект ракети дальньої дії. Корпус її являв собою довгасту металеву камеру, забезпечену рідинним реактивним двигуном (який також є двигуном внутрішнього згоряння). Як паливо та окислювач він пропонував використовувати відповідно рідкі водень та кисень.

Напевно, на цій ракетно-космічній ноті і варто закінчити історичну частину, оскільки настало 20-те століття і Двигуни Внутрішнього Згоряння стали вироблятися повсюдно.

Філософська післямова…

К.Е. Ціолковський вважав, що в найближчому майбутньому люди навчаться жити якщо не вічно, то принаймні дуже довго. У зв'язку з цим на Землі буде мало місця (ресурсів) і будуть потрібні кораблі для переселення на інші планети. На жаль, щось у цьому світі пішло не так, і за допомогою перших ракет люди вирішили просто знищувати собі таких...

Дякую всім хто прочитав.

Усі права захищені © 2016
Будь-яке використання матеріалів допускається лише із зазначенням активного посилання джерело.