Aniks-lift.ru

Подъемное оборудование
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

История развития бензиновых двигателей внутреннего сгорания

История развития бензиновых двигателей внутреннего сгорания

История развития бензиновых двигателей внутреннего сгорания

Несмотря на то, что первые двигатели внутреннего сгорания были сконструированы более 140 лет назад, у современных автомобильных моторов по-прежнему чрезвычайно много общего с теми первыми агрегатами, которые по своему принципу действия напоминают миниатюрные электростанции.

Как известно, топливом для первого двигателя был газ, воспламеняющийся в специальной камере внутреннего сгорания. Как и тогда, в сегодняшних моторах пары бензина, предварительно смешанные с воздухом, поджигаются в камере внутреннего сгорания при помощи искры. Таким образом очевидно, что основной принцип автомобильного двигателя остался неизменным. А вот что касается энергоэффективности и экологичности современных моторов, то они в значительной степени эволюционировали, став более дружелюбными и безопасными для окружающей среды при существенном росте эффективности.

Судьба талантливого изобретателя Николауса Отто

Николаус Отто

Николаус Отто — великий изобретатель, подаривший человечеству возможность быстро и комфортно передвигаться. Это именно, он в 76 году девятнадцатого века создал компактный, четырёхтактный двигатель, который развивал приличную мощность, и мог без труда, быть приводом для автомобиля. Если кратко говорить о важности изобретения, то можно сказать, что произошла транспортная революция благодаря Николаусу Отто.

Детские и юношеские годы Отто

Родился талантливый изобретатель в 32 году девятнадцатого века в Германии. Отца мальчик совсем не помнил. Он умер, когда ребёнок был ещё очень маленьким. В школе Отто хорошо учился, но семья терпела нужду, и будущий изобретатель был вынужден искать способы прокормить семью. Он работал на разных работах совершенно несвязанных одна с другой.
На таких, как:

• работа служащим в бакалейной лавке;

Но где бы Отто не работал, всё время пытался что-то изобрести сконструировать. И эта страсть к изобретениям вскоре сделает его известным на всю жизнь.

Первые самостоятельные шаги изобретателя

Когда Николаусу было 28 лет он услышал об изобретении Этьена Ленуара. Речь шла о двигателе внутреннего сгорания, который работал на газу. Это был элементарный двухтактный двигатель, но тем не мнение он работал. И тогда Отто понял, что если изобрести подобный двигатель на жидком топливе, который будит развивать большую мощность, можно будит их применять для разных механических машин. А учитывая его способности к изобретательности, было ясно, что у него всё получиться.

Читайте так же:
Вальцовочный станок для профильной трубы

В текущее время, многие конструкторы пытались изобрести автономный автомобиль. Многие модели самостоятельно передвигались. Но им не хватало двигателя, имеющего небольшой вес и большую мощность. Отто решил исправить ошибки многих автомобильных инженеров. Вскоре он сконструирует карбюратор, позволивший использовать жидкое топливо. Но в то время подобные изобретения уже были. Поэтому Николаусу в регистрации изобретения отказали. К тому же, данное изобретение не позволяло добиться необходимой мощности. Отто не расстроился, а взялся за изобретение мощного двигателя с ещё большим энтузиазмом.

Идея создания четырёхтактного двигателя

Через год составления проектов и чертежей, Николаусу пришла мысль, изобретения двигателя с четырьмя тактами. Отто понимал, что за таким двигателем будущее. Именно такая схема на его взгляд, сможет дать большую мощность, при малом весе и объёме силового агрегата. Но схемы и чертежи это одно, а реальный двигатель, совсем другое. Не всё сразу получалось. Не получалось сконструировать систему зажигания.

Поэтому идею создания четырёхтактного двигателя пришлось отложить, для дальнейшего осмысления и доработки. Будущий известный изобретатель занялся доработкой двухтактного силового агрегата. В 1863 году ему удалось оформить права, на усовершенствованный двухтактный двигатель. Вскоре Отто нашёл спонсора, ставшего партнёром изобретателя. Это был Еуген Ланген, благодаря его финансовой поддержки была построена фабрика, где собирались двухтактные, усовершенствованные силовые агрегаты. В 67 г. на Парижской ярмарке, двухтактный двигатель Отто был отмечен высокой наградой. После этого события, продажи двигателей значительно увеличились. Партнёры начали зарабатывать солидные деньги, большую часть которых вкладывали в развитие производства.

Исполнение замыслов изобретателя

Теперь партнёры могли себе позволить нанимать талантливых изобретателей. Таким инженером был Готлиб Даймлер. Он был не только талантливым инженером, но и отличным управленцем. Когда на производстве появился такой помощник, у Отто стало больше времени, для усовершенствования четырёхтактного двигателя. В 76 году девятнадцатого века изобретателю удалось спроектировать систему зажигания для четырёхтактного силового агрегата. И уже в мае мечта Отто исполнилось. Новый двигатель превзошёл все ожидания. При компактности и малом весе агрегат развивал достаточную мощность для создания автомобиля. В 77 году партнёры получили патент на выпуск силовых агрегатов нового поколения. В последующие годы было выпущено десятки тысяч силовых агрегатов. Торговля востребованными двигателями приносила большие барыши. Но не всё было так безоблачно. В 86 году разразился большой скандал. Как оказалось, похожий двигатель более двадцати лет назад был изобретён во Франции. Хотя проект был запатентован, не было собрано реального, рабочего двигателя. Поэтому, этот факт не стоит воспринимать всерьёз. Лишение патента, не помешало партнёрам выпускать и продавать двигатель по всему свету. Отто прожил 59 лет и умер известным и уважаемым человеком.

Читайте так же:
Медь в свободном виде

Несмотря на давность событий, изобретения того времени, создали современный мир. Так как все современные силовые агрегаты, спроектированы по принципу тех времён. Всё это стало возможным благодаря изобретательности и веры в свои силы известному самоучке Николаусу Отто.

Первый коммерческий успех

Двигатель Ленуара

В последующий период механики многих европейских стран пытались создать нормально работающий образец ДВС на светильном газе. Однако все эти усилия долгое время не приводили к появлению двигателя, который мог бы конкурировать по эффективности с паровой машиной.

Тем, кто придумал двигатель внутреннего сгорания, добившегося коммерческого успеха, стал бельгийский механик французского происхождения Жан Этьен Ленуар. Он первым решил воспламенять газовоздушную смесь посредством электрической искры. Возможно, такая идея пришла к нему, потому что инженер работал на гальваническом заводе. Однако успех пришел к нему не сразу. Первая модель проработала совсем немного и остановилась, потому что из-за большой температуры поршень расширился, и его заклинило в цилиндре. Ленуар дополнил свой ДВС водяной системой охлаждения. А после второго неудачного запуска и сконструировал систему смазки. К 1864 году он продал больше 1400 своих двигателей и разбогател.

5.10.4. Цикл двс со смешанным теплоподводом

Очень коротко остановимся на третьем варианте цикла ДВС со смешанным теплоподводом, вначале при постоянном объёме, а затем при постоянном давлении. Этот цикл, называемый циклом Тринклера или Саботэ приведен на рис. 5.21.

После заполнения цилиндра и сжатия воздуха по обратимой адиабате Н – К в точке “К” впрыскивается топливо, некоторая часть которого вначале воспламеняется и сгорает в изохорном процессе К – Г1, а оставшаяся часть топлива догорает в изобарном процессе Г1 – Г2 при движении поршня от ВМТ к НМТ. Другие процессы остаются такими же, как и у двигателей Отто и Дизеля. Смешанный теплоподвод осуществляется рядом конструктивных мероприятий, главным образом, установкой форкамеры.

Читайте так же:
Ключ для болгарки размеры

Э нергетические показатели t и Lц обратимого цикла Тринклера содержатся между соответствующими показателями обратимых циклов Отто и Дизеля.

Рис. 5.21. Изображение идеального цикла ДВС

со смешанным теплоподводом

Смысл создания цикла на рис. 5.21. состоит в том, чтобы в кратковременном изобарном процессе сгорания Г1 – Г2 осуществлялась высокая полнота сгорания топлива благодаря высокой температуре газа после изохорного процесса теплоподвода, хорошему распылу и перемешиванию топлива, воздуха и продуктов сгорания в точке Г1. В двигателях Дизеля часто наблюдается догорание на линии расширения Г – С и дымление на выхлопе. Но указанное свойство рабочего процесса двигателя Тринклера проявляется только в реальных циклах.

Deutz AG

Gasmotoren-Fabrik Deutz AG

В 1864 году Николаус Отто и Ойген Ланге основали собственную фирму — N. A. Otto & Cie. Все началось маленького производственного цеха, где компаньоны собственноручно собирали первые двигатели. Позднее в компанию пришли такие небезызвестные для автомобильной индустрии люди как Вильгельм Майбах, Этторе Бугатти и Готлиб Даймлер. Последний с 1872 года занимал должность технического директора. В том же году компания меняет название на Gasmotoren-Fabrik Deutz AG.

В 1875 году случилось знаковое событие, которое навсегда перевернуло индустрию. Николаус Отто создал первый успешно работающий четырехтактный ДВС. В отличие от мотора Ленуара, новый двигатель работал намного эффективнее. Уже на первых порах его термический КПД превысил 15%. Кроме того он получился мощнее и экономичнее. Фактически новый мотор Отто послужил началом конца паровых машин.

Интересно посмотреть на характеристики этого двигателя. Одноцилиндровый мотор объемом в 6,1-литра развивал 3 л.с. при 180 об/мин. К примеру 18-литровый агрегат Ленуара развивал всего 2 л.с. Кроме того двигатель Отто был почти в 5 раз экономичнее. В результате новый, более эффективный мотор быстро вытеснил двигатель Ленуара с рынка.

Читайте так же:
7805 Datasheet на русском аналог

Конструктивные и эксплуатационные отличия четырехтактных двухтактных бензиновых двигателей

Главное отличие четырехтактного двигателя от двухтактного обусловлено разными механизмами газообмена, а именно: удалением отработанных газов и подачей топливно-воздушной смеси в цилиндр.

Процессы заполнения цилиндра и его очистки в четырехтактном двигателе происходят с помощью газораспределительного специального механизма, который в определенное время открывает и закрывает рабочий цикл.

Очистка цилиндра и его заполнение в двухтактном двигателе выполняется в одно время с с расширением и сжатием при нахождении поршня поблизости мертвой нижней точки. В стенках цилиндра для этого имеется два отверстия: продувочное или впускное и выпускное. Через выпускное отверстие поступает топливная смесь, и выходят отработанные газы.

Основные отличия двухтактных и четырехтактных двигателей:

  1. Литровая мощность. В четырехтактном двигателе на два оборота коленчатого вала приходится один рабочий ход. Поэтому теоретически двухтактный двигатель должен иметь литровую мощность вдвое больше, чем четырехтактный. Но на практике превышение составляет около 1,8 раза, благодаря использованию поршня при расширении хода, а также наличия худшего механизма освобождения цилиндра от отработанных газов и больших затрат на продувку части мощности.
  2. Потребление топлива. Двухтактный двигатель превосходит четырехтактный в удельной и литровой мощности, но уступает в экономичности. Отработанные газы вытесняются воздушно — топливной смесью, которая поступает в цилиндр из шатунно-кривошипной камеры. Часть топливной смеси при этом поступает в выхлопные каналы и удаляется с отработанными газами.
  3. У двухтактного и четырехтактного двигателей принцип смазки двигателя существенно отличается. Двухтактные модели характеризуются необходимостью смешивания бензина с моторным маслом в определенных пропорциях. Масляная воздушно-топливная смесь циркулирует в поршневой и кривошипной камерах, смазывая подшипники коленчатого вала и шатуна. Мельчайшие капли масла при возгорании топливной смеси сгорают вместе с бензином. Продукты сгорания уходят вместе с отработанными газами.

Смешивают бензин с маслом двумя способами. Это может быть простое перемешивание, которое проводится перед тем, как залить в бак топливо и раздельная передача. Во втором случае масляно-топливная смесь образуется во впускном патрубке, расположенном между цилиндром и карбюратором.

Читайте так же:
Из какой стали делают лучшие ножи

Двигатель автомобиля

Двигатель в последнем случае оснащен масляным бачком с трубопроводом, соединенным с плунжерным насосом. Насос подает масло во впускной патрубок в том количестве, которое необходимо. Производительность насоса зависит от того, как расположена ручка подачи «газа». Поступление масла тем больше, чем больше подается топливо. Более совершенной является раздельная система смазки двухтактного двигателя. Отношение бензина к маслу при ней может достигать 200:1. Это приводит к снижению расхода масла и к уменьшению дымности. Такую систему используют, например, на современных скутерах.

В четырехтактных двигателях бензин с маслом не смешивают, а подают отдельно, для чего двигатели имеют классическую систему смазки, которая состоит из фильтра, масляного насоса, трубопроводной магистрали и клапанов. В качестве масляного бачка может выступать картер двигателя (смазка с «мокрым «картером) либо отдельный бачок («сухой» картер).

В первом случае насос всасывает из поддона масло, направляет его во входную полость, а затем по каналам -к деталям шатунно-кривошипной группы, к подшипникам коленвала и газораспределительному механизму.

В случае смазки с «сухим» картером масло заливают в бочок. Оттуда оно при помощи насоса попадает к трущимся поверхностям. Стекающую в картер часть масла откачивают дополнительным насосом и возвращают в бачок.

Для очищения масла от разных продуктов износа двигатель имеет фильтр. Кроме того при необходимости устанавливают охлаждающие фильтра, потому как температура масла в процессе работы может очень сильно подниматься.

Вывод

Конструкция и особенности современных моторов постоянно совершенствуются. Так, весь мир уже невозможно представить без выхлопных газов, машин и автосервисов. Работающий ДВС узнать легко по характерному звуку. Принцип работы и устройство двигателя внутреннего сгорания достаточно простое, если разобраться один раз.

А вот, что качается технического обслуживания, то здесь поможет смотреть техническую документацию. Но, если человек не уверен, что он может провести ТО или ремонт автомобиля своими руками, то стоит обратиться в автосервис.

Если Вы заметили ошибку, неточность или хотите дополнить материал, напишите об этом в комментариях, и мы исправим статью!

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector