Обслуговування автомобіля

Коли було винайдено перший двигун внутрішнього згоряння. Історія газових та бензинових двигунів

Коли було винайдено перший двигун внутрішнього згоряння.  Історія газових та бензинових двигунів

Незважаючи на винахід парового двигуна, багато невеликих підприємств і майстерень XIX століття не могли його використовувати, т.к. це було клопітно, пов'язане з великими витратами, а ККД невеликого парового двигуна був невисокий (менше 10%). З'явилася гостра необхідність у двигуні невеликої потужності, що займає трохи місця, що не вимагає довгої підготовки до роботи і який можна вмикати та вимикати у будь-який час. Філіп Лебон в 1799 відкрив світильний газ і отримав патент на спосіб отримання і використання цього газу методом сухої перегонки вугілля або деревини, що значно вплинуло на розвиток техніки освітлення.

Батареї ніколи не заощаджуватимуть енергію, а також викопне паливо

Те, що ця ситуація може змінитись швидко, виглядає сумнівною. З одного боку, соціально бажати відмінити ядерну енергію, з іншого боку, зростає стійкість до енергії вітру. Особливо для підтримки далекого польоту потрібна альтернатива копалин, рідких палив. Вони вже доступні сьогодні у вигляді біологічного та синтетичного палива. Електрика хімічно зберігається у синтетичних паливах, як і батареях. Паливо має дві переваги: ​​щільність енергії та швидкість резервуара.

У 1801 році Лебон, ґрунтуючись на властивості відкритого газу, створив та запатентував конструкцію газового двигуна. При запаленні суміш газу з повітрям вибухала, виділяючи при цьому велику кількість теплоти. При розширенні продукти горіння чинили тиск на навколишнє середовище. За відповідних умов енергію, що виділяється, можна використовувати в інтересах людини. Двигун Лебона включав 2 компресори та камеру змішування. Один компресор накачував у камеру стислий світильний газ, інший — стиснене повітря. Отримана в результаті газоповітряна суміш прямувала до робочого циліндра, в якому займалася. Це був двигун подвійної дії — робочі камери, що діяли поперемінно, були по обидва боки поршня. По суті, Лебон був близьким до створення двигуна внутрішнього згоряння.

У поточному обговоренні неправильно вважати, що можна порівняти рівень можна досягти за допомогою батарей. Насправді немає технічного рішення, яке дозволяє повністю замінити двигун внутрішнього згоряння. Невже ми дійсно хочемо покладатися на електромобільність, чий порядок денний більше не ставить під сумнів і чиє майбутнє в першу чергу підтримується надією?

Двигун внутрішнього згоряння не повинен амортизуватись. Фактичним винаходом є не поршні, системи впорскування або турбонагнітач вихлопних газів, але це паливо, яке, у свою чергу, не є винаходом людини. Виробництво винайшло вуглеводні як ідеальне сховище енергії. Ми помічаємо це «самостійно», оскільки енергія зберігається. Також бензин та дизельне паливо також є такими вуглеводневими сполуками. Але ми, люди, хочемо краще знати та зберігати енергію в батареях.

Після загибелі винахідника 1804 року було кілька спроб створити двигун на світильному газі. У 1860 році бельгійський винахідник Хан Етьєн Ленуар створив газовий двигун ялина, де горюча суміш займається, як і зараз, за ​​допомогою електричної іскри. Спочатку через нагрівання поршень розширювався і заважав нормальній роботі двигуна. Крім того, поршня мала поганий хід. Для усунення цих недоліків винахідник доповнив конструкцію системою охолодження та системою змащення. Так з'явився двотактний ДВЗ. У 1876 році Н. Отто створив новий чотиритактний двигун, який і сьогодні є основою роботи більшої частини бензинових та газових двигунів.

Електродвигун не допоможе людям економити ресурси

У дедалі більше віртуальному світі, можливо, забуто, що енергія не видно, проте існує і потребує величезних ресурсів. Спалювання демонізовано, хоча вогонь дав людству багато хорошого, наприклад, захист, тепло та світло. Проблема у тому, що ми споживаємо багато ресурсів. Але це не зводиться до перемикання з двигунів внутрішнього згоряння на електродвигуни.

У майбутньому двигун внутрішнього згоряння залишатиметься кращою руховою установкою

Джеймс Уотт, винахідник кривошипно-кривошипного механізму, також досліджував двигун внутрішнього згоряння, що обертається. Потім за останні 150 років винахідники розробили кілька ідей щодо їхнього дизайну. Але жодна з цих ідей не була застосована для практичного використаннядоти поки д-р ФеліксВанкель не розробив свій роторний двигун «Ванкель» у Феліксі Генріх Ванкель, народився у Лар, Німеччина, 13 серпня. Він був німецьким інженером, який винайшов роторний двигун, який носить його ім'я.

У 1872 році Брайтон вирішив використовувати для двигуна як паливо спочатку гас, але той погано випаровувався і він перейшов до бензину. Щоб двигун, що працює на рідкому паливі, успішно конкурував з газовим, потрібно створити спеціальний пристрій (карбюратор) для отримання паливної суміші парів бензину та повітря. Так з'явився перший випарний карбюратор. Щоправда, він працював незадовільно, ще 10 років майже всі двигуни працювали на газу.

Конструкція його двигуна без вибухобезпечних циліндрів є значним поліпшенням порівняно з традиційними конструкціями, хоча він майже не використовувався в автомобільній промисловості. Ванкель був повністю самоукою і ніколи не справлявся з математикою. Ідея роторного двигуна була задумана Ванкелем у ранньому віці під час внутрішніх експериментів з виробництва двигуна внутрішнього згоряння. Його винахідливість викликала в нього популярність, і за десятиліття 40-х років минулого століття він розробив клапани та двері для німецьких підводних човнів.

Нарешті, 1882 року Ю. Даймлер і У. Майбах винайшли повноцінний бензиновий двигуніз запаленням бензину від трубки розжарювання. У 1893 році угорський винахідник Донат Банки запатентував карбюратор із форсункою (жиклером), що став прообразом сучасних карбюраторів. Замість випаровування бензину Банки пропонував його дрібно розпорошувати в повітрі через дозуючий жиклер. Це дозволило поступово розподілити бензин по циліндру, випаровування відбувалося під впливом тепла стиску в циліндрі.

Його робота в переможеній армії привела його до в'язниці після закінчення війни. У тому ж році він отримав патент на свій мотор, хоча його оригінальний дизайн отримав покращення американського інженера Кертіса Райта. Двигун, що обертається, складається з кокон-образного корпусу і трикутного ротора всередині. Простір ротора та стінка корпусу забезпечують камери внутрішнього згоряння, а тиск розширення газу служить для обертання ротора. Чотири часи роботи двигуна виконуються в камері згоряння усередині корпусу.

Корпус виконаний у вигляді вигнутої форми, яка називається трехоїдою, і ротор обертається на ексцентриковому валу. Камера внутрішнього згоряння змінює об'єм двічі за оборот, у результаті може бути реалізовано чотири рази двигуна внутрішнього згоряння. між поршневим двигуномта роторним двигуном Ванкеля є помітні відмінності. І проти того, що багато хто говорив, це автомобіль, який мав найменшу витрату палива цього року. Від Фелікса Ванкеля і його двигуна, що обертається, багато що можна сказати, його винахід потрясло основи автомобільного світу, і хоча у Ванкеля все ще є свої сюрпризи, час викопного палива зіграв трюк, тому що воно закінчилося, і інші рухові форми наближаються.

Перші двигуни були одноциліндровими, збільшення потужності двигуна доводилося збільшувати обсяг циліндра. Пізніше ця проблема почала вирішуватися шляхом збільшення числа циліндрів. В кінці XIX століттявже були двоциліндрові двигуни внутрішнього згоряння, з початку XX століття велике поширення набули чотирициліндрові. Двигун внутрішнього згоряння є найважливішою деталлю будь-якого автомобіля. З кожним роком удосконалюється конструкція автомобілів, що покращуються технічні характеристикидвигуна, підвищується його ефективність.

Фелікс Ванкель помер у віці 86 років у Гейдельберзі, Німеччина, де він ніколи не отримував водійські права, тому що він страждав на короткозорість. Гігантський прогрес промислового прогресу шляхом їх підпорядкування науки в даний час дозволяє, що крім бензинових палив вважаються підставляє не тільки для нього, але доповнюють загальну націоналізацію важливим і точним, щоб забезпечити наш захист та переваги нашої економіки. Сезар Серрано, Мадридський науковий номер 406.

У найбільшої на газогенератор, а іноді й повернути розмову з якийсь сарказм бажаючи не повернути цей винахід, що теплотворна здатність, тобто енергія, яка може бути отримана за допомогою цієї системи, була настільки бідною, що при зіткненні траспортного засобуу гору Схил не надто великий, водій мав відкрити носик медсестри, щоб подолати перешкоду. Така мати була не більше, ніж невеликий бензиновий резервуар, що сполучається з двигуном транспортного засобу, так що, коли газогенератор, здавалося, не в змозі поворухнутися двигун, який настав збереження невеликих кількостей нафти сутності.

Три століття тому, в 1680 р. голландський вчений-механік Христиан Гюйгенс вигадав «пороховий двигун». Відповідно до ідеї під поршень, розміщений у вертикальному циліндрі, потрібно було закласти заряд пороху і підпалити його через маленький отвір в стінці циліндра. Продукти горіння підкидали б поршень до великого отвору, що повідомляє камеру згоряння з атмосферою. Опускаючись, поршень мав тягнути вантаж, підвішений на блоках. Для епохи Гюйгенса це була надзвичайна «махіна» (терміни «двигун» чи «машина» ще не з'явилися), бо тоді єдиним потужним двигуном було водяне колесо.

Ідея переміщення транспортного засобу з газом дуже стара і ґрунтується на дуже простій технології. Погляньмо, коли деревина, вугілля або будь-який матеріал з високим вмістом вуглецю частково згоряють, утворюються горючі гази. Як правило, газоподібний продукт цього неповного згоряння має значну кількість монооксиду вуглецю, який можна використовувати як їжу в двигунах, пристосованих для цієї мети. Звичайно, це розглядається як ідея, щоб подолати нестачу палива, понесені Іспанії після закінчення громадянської війни, і погіршили ситуацію з Другої світової війни, Дивлячись вугілля, дрова або будь-яке інше паливо може здатися чудовою ідеєю.

Сам X. Гюйгенс на той час захопився шліфуванням лінз для гігантських і за нинішніми поняттями телескопів з фокусною відстанню до 60 м. Тому будівництво небезпечної «махини» доручив учневі. французькому фізикуДені Папену, який втілив ідею в метал. Його ім'ям відкривається історія теплових двигунів. Поширене твердження, що першою з'явилася парова машина, не так. «Порохова махіна» Д. Папена – прообраз сучасного двигуна внутрішнього згоряння, оскільки горіння всередині циліндра – його невід'ємна ознака.

Ну, це було не так, бо, хоч це й терпіло, продуктивність системи була болісною. Однак краще мати щось, щоб нічого не залагодити, тож у 1940-х та на початку 1950-х років значна кількість автомобілів в Іспанії була змушена рухатися з газом, оскільки бензин була практично розкішшю. Таким чином, автомобілі, трактори, вантажівки і навіть деякі мотоцикли пройшли семінари, щоб адаптуватися до їхнього газозалежного життя. Через наші дороги та вулиці почали поширюватися всілякі дивні машини.

Проблема газогенератора, на додаток до його низької енергетичної потужності, полягала в тому, що системи, що встановлюються, були дуже громіздкими. У деяких випадках, без простору для генераторного бака, він використовувався для встановлення при видаленні, пов'язаному з транспортним засобом.

Провозившись із «махиною» кілька років, Папен зрозумів, що порох – пальне не з найкращих. Доля послала йому на той час нових видатних вчителів. В Англії він знайомиться з Робертом Бойлем, який вивчав стан газів, а згодом, у Німеччині, з математиком Готфрідом Лейбніцем. Можливо, що їхні роботи і допомогли Д. Папену створити «пароатмосферний двигун», в якому поршень піднімав «водяну пару, що отримується за допомогою вогню». Коли джерело тепла (вогонь) прибирали, пара знову згущалася у воду, і поршень під дією ваги і атмосферного тиску (!) опускався вниз.

Вік газу також поширився на Європу, коли лиха світового конфлікту зробили паливо дуже дефіцитним практично на всьому континенті. Адаптація автомобіля з бензиновим двигуном або дизельним паливомдля подачі бензогену була більш-менш простим завданням. Зручний механік міг з невеликою кількістю матеріалів та частин виконати налаштування за кілька годин. Спеціальні «комплекти» з'явилися під різними патентами, призначеними для полегшення завдання, але для кожного автомобіля зазвичай потрібний унікальний дотик, щоб зробити роботу оптимальною.

І хоча тут уже використовується пара, нову машинуПапена не можна назвати паровою: робоче тіло в ній не залишає меж циліндра і тільки джерело тепла розташоване зовні. Тому можна сказати, що за ДВС Папен винайшов двигун зовнішнього згоряння. Перший у світі робив лише один хід за хвилину, що не відповідало навіть невибагливим вимогам тих часів. І Папен, відокремивши котел від циліндра, винайшов парову машину!

Його перші застосування були пов'язані з автомобільної, і з бажанням створити дешевий газ. Саме Жорж Імберт зробив крок, перетворивши великі газові заводи на систему портативних автомобілів. Грунтуючись на своїх проектах, незабаром виникла потреба у сотнях варіантів, адаптованих до всіх типів транспортних засобів. Ця необхідність стала такою, що в межах того, що можна було уявити, були побудовані варіанти системи, не починаючи з дерева або вугілля як сировина, а з карбіду кальцію.

Як і в карбідних лампах, автомобіль, поданий з карбіду, прикріплював герметичний контейнер з карбідом. На карбід падала тонка злива води, яка в безпосередній реакції призводила до утворення ацетиленового газу. Газ був спрямований на двигун, цей простий та небезпечний. Ацетилен не дуже доброзичливий і може стати вибухонебезпечним у багатьох випадках. З іншого боку, далеко від екстравагантності та міноритарних заводів більшість із тих, хто приймав бензин, робили це у своєму класичному варіанті: той, який починався з дерева як їжа.

Перша у світі пароатмосферна машина потрапила до «підмайстра» до водяного колеса. У книзі Д. Папена "Нове мистецтво ефективно піднімати воду на висоту за допомогою вогню" сказано, що вона хитала воду, щоб та... обертала водяне колесо.

Вісімнадцяте століття. Він не приніс нового історії ДВС. Зате Томас Ньюкомен в Англії (1711 р.), Іван Ползунов (1763 р.) і англієць Джеймс Уатт (1784 р.) розвинули ідеї Д. Пап^ра. Почалося самостійне життя парової машини, її переможна хода. Пожвавились і прихильники внутрішнього згоряння. Та хіба не привабливо об'єднати і топку та котел парової машини з її циліндром? Колись Папен вчинив навпаки, а тепер...

Великий контейнер, технічно реактор, який був не більш ніж великим металевим контейнером, служив котлом, де вводилося паливо, яке зазнавало часткового згоряння. Це згоряння проводилося всередині котла з контрольованим повітрозабірником, тому при нестачі кисню паливо не повністю згоряло. Було диво цієї технології. При частковому згорянні одержані гази містили значну кількість монооксиду вуглецю, чого не відбувається, коли згоряння завершено. Газ, належним чином фільтрований та оброблений, прямував до двигуна транспортного засобу, де він працював як паливо.

У 1801 р. француз Ф. Лебон припустив, що світильний газ – непогане паливо для ДВС. На втілення ідеї у життя пішло 60 років. Його земляк, Жак Етьєн Ленуар, бельгієць за національністю, запустив у 1861 р. перший у світі ДВС. За пристроєм це була парова машина подвійної дії без котла, пристосована для спалювання в ній4 суміші повітря і світильного газу, що подається при атмосферному тиску.

На багатьох об'єктах були додані дивовижні механізми, які могли б збагачувати газову суміш, збільшуючи частку вуглецю моноксиду, наприклад, шляхом додавання парових систем для додавання деякого водню в отриману суміш. Справді дотепний, але не дуже практичний. Чи можете ви уявити, що читач звик дозаправляти на заправній станції те, що мав принести водій одного з цих автомобілів? Давайте подивимося, що подача газу була простою, але брудною та громіздкою.

Хороша річ про систему полягає в тому, що її можна було перезаряджати практично будь-яким, що могло горіти і утримувати вуглець. Уявіть собі трохи, ми маємо купу дров, зведену до фішок. Відкрийте дверцята реактора або бойлера, спорожніть зольник, додайте деревину до резервуару та залийте суміш. Ну, тепер вам потрібно закрити контур, правильно провітрити суміш, почекати трохи, і, коли полум'я добре подається, точно дроселіруйте повітрозабірник, щоб почалося часткове спалювання деревини. Потім, через деякий час, газ з котла може подавати наш двигун, пристосований для нього, але, остерігайтеся, не чекайте потужного газу, тому забудемо про великі швидкості та інші радощі за кермом.

Не можна сказати, що Ленуар був першим. За 60 років патентні відомства отримали безліч заявок на «привілеї» щодо будівництва незвичайних теплових двигунів. Наприклад, у 1815 р. запрацював «повітряний тепловий двигун» Po6efpTa Стірлінга, який у 1862 р. вдалося перетворити на холодильну машину. Були й інші спроби побудови ДВС.

Але поширення отримав лише , незважаючи на те, що він був громіздкий, примхливий, поглинав масу мастила і води, за що навіть отримав невтішне прізвисько «шматок сала, що обертається». Але Жак Ленуар потирав руки – попит на «шматки сала» зростав. Проте тріумфував він недовго. На Всесвітній виставці 1867 р. у Парижі всупереч очікуванням перший приз отримав «газовий атмосферний двигун», привезений з Німеччини Ніколаусом Отто та Ейґом Лангеном. Він приголомшував відвідувачів неймовірним тріском, проте споживав набагато менше палива, ніж двигун Олену ара, і мав на 10% більший ККД. Секрет його успіху – попереднє стиснення робочої суміші, чого в двигунах Ленуара не було.

Ще в 1824 р. французький інженер Нікола Леонар Саді Карно видав книжку «Роздуми про рушійну силу вогню та про машини, здатні розвивати цю силу». Феєрверк ідей: принципи теплопередачі, критерії для порівняння всіх теплових циклів, основи термодинаміки двигунів і серед них попереднє стиснення – було розсипано на сторінках цієї маленької книжки. Через десять років ці ідеї розвинув Б. Клапейрон, а трохи згодом - У. Томсон. Тепер ці імена знайомі всім. Але Ленуар, ні Отто, ні Ланген про їхні праці нічого не знали. Вони віддавали перевагу теорії експерименту. Не знали вони й те, що у 1862 р. француз А. Бо де Роша вже запатентував чотиритактний цикл. А другий за рахунком такт – якраз і є попередній стиск робочої суміші.

Чотирьохтактний двигун, що практично не відрізняється від сучасних ДВС, Отто і Ланге привезли лише на Всесвітню виставку 1873 р. До цього винахідники не тільки використовували досвід виробництва парових машин, але застосовували такий самий, як у них, механізм газорозподілу - золотник. У новому двигуні замість золотника стояли клапани.

Неприступні позиції парової машини похитнулися. ДВС перейшов у наступ. Недовго попрацювавши на світильному газі, він взявся за калорійніший - генераторний. А потім, і спочатку це здавалося неймовірним, дістався «незвичайного» рідкого палива.

Здалася не одразу. У 1880 р. М. Д. Можайський замовив свого літака дві парові машини. Про «питому» вазі, що дорівнює 5 кг/л. е., конструктори ДВС у той час тільки мріяли, а М. Можайський досяг цього без особливих зусиль. Але вже через вісім років «Товариство з будівництва повітряного корабля «Росія» зібралося встановити на свій дирижабль один із перших у світі бензинових двигунів, збудований Огнеславом Костовичем. Він досяг не

звичайній легкості конструкції: на 1 л. с. потужності у його двигуні припадало всього по 3 кг ваги. Оригінальним було і компонування двигуна. Пари протилежних поршнів через розташовані з боків коромисла обертали колінчастий вал, Розміщений над циліндрами (2). Двигун зберігся, і з ним можна ознайомитися в Московському Будинку авіації ім. М.» Фрунзе.

На рубежі XX ст. на будівництво будівлі ДВС було закладено останній камінь. У 1893 р. із претензійною ідеєю «раціонального теплового двигуна, покликаного замінити парову машину та інші існуючі в даний час двигуни» виступив німецький інженер Рудольф Дізель. Перший зразок його двигуна запрацював у 1897 р. Маса недоліків сповна компенсувалася небувало високим ККД, рівним 26%. Для першого зразка цього більш ніж достатньо. Цікаво, що вдосконалення двигунів Дизеля, їх доведення здійснили російські інженери Петербурзькому заводі Нобеля в 1899-1902 гг. Тільки після цього дизель став гідним конкурентом карбюраторного ДВЗ.

Масове поширення ДВЗ різко змінило життя людини. Гуркіт моторів почав чутись з усіх боків. Він змусив пішоходів злякано тиснутись до стін будинків, з цікавістю задирати голову вгору, годинами дивитися на маніпуляції різних машин.