Die Geschichte der Entstehung und Entwicklung von Verbrennungsmotoren. Zusammenfassung: Die Geschichte der Entwicklung von Verbrennungsmotoren Wer schuf den ersten Verbrennungsmotor

Die Geschichte der Entstehung und Entwicklung von Verbrennungsmotoren

Einführung

Allgemeine Informationen zum Verbrennungsmotor

Die Geschichte der Entstehung und Entwicklung von Verbrennungsmotoren

Abschluss

Liste der verwendeten Quellen

Anwendung

Einführung

Wir leben im Zeitalter der Elektrizität und der Computertechnologie, aber man kann argumentieren, dass im Zeitalter der Verbrennungsmotoren. Bis Mitte des letzten Jahrhunderts erreichte der Straßentransport 20 Milliarden Tonnen, das ist das Fünffache des Schienenverkehrs und das 18-fache des Verkehrsaufkommens der Seeflotte. Heute macht der Anteil des Straßenverkehrs mehr als 79 % des Güterverkehrsvolumens in unserem Land aus. Die weite Verbreitung von Verbrennungsmotoren zeigt sich auch darin, dass die installierte Gesamtleistung von Verbrennungsmotoren fünfmal höher ist als die Leistung aller stationären Kraftwerke der Welt. Heutzutage wird Sie der Einsatz eines Verbrennungsmotors nicht mehr überraschen. Millionen von Autos, Gasgeneratoren und anderen Geräten nutzen Verbrennungsmotoren als Antrieb. Bei einem Verbrennungsmotor wird der Kraftstoff direkt im Zylinder, im Inneren des Motors selbst, verbrannt. Daher wird er als Verbrennungsmotor bezeichnet. Das Aufkommen dieses Motorentyps im 19. Jahrhundert ist in erster Linie auf die Notwendigkeit zurückzuführen, einen effizienten und modernen Antrieb für verschiedene industrielle Geräte und Mechanismen zu schaffen. Zu dieser Zeit wurde das meiste davon als Dampfmaschine verwendet. Es hatte viele Nachteile, zum Beispiel einen geringen Wirkungsgrad (d. h. der größte Teil der für die Dampferzeugung aufgewendeten Energie wurde einfach verschwendet), war umständlich, erforderte eine qualifizierte Wartung und viel Zeit zum Starten und Stoppen. Die Industrie brauchte einen neuen Motor. Es war ein Verbrennungsmotor, dessen Entstehungsgeschichte das Ziel dieser Arbeit ist. Hohe Effizienz, relativ geringe Abmessungen und Gewicht, Zuverlässigkeit und Autonomie sorgten für den breiten Einsatz als Kraftwerk im Straßen-, Schienen- und Wasserverkehr, in der Landwirtschaft und im Bauwesen.

Die Arbeit besteht aus Einleitung, Hauptteil, Schluss, Literaturverzeichnis und Anhang.

1.Allgemeine Informationen zum Verbrennungsmotor

Am weitesten verbreitet sind derzeit Verbrennungsmotoren (ICE) - eine Art von Motor, eine Wärmekraftmaschine, bei der die im Arbeitsbereich brennende chemische Energie des Kraftstoffs (in der Regel flüssiger oder gasförmiger Kohlenwasserstoff-Kraftstoff verwendet) umgewandelt wird in mechanische Arbeit.

Der Motor besteht aus einem Zylinder, in dem sich ein Kolben bewegt, der über eine Pleuelstange mit der Kurbelwelle verbunden ist (Bild 1).

Abbildung 1 - Verbrennungsmotor

Im oberen Teil des Zylinders befinden sich zwei Ventile, die bei laufendem Motor automatisch zum richtigen Zeitpunkt öffnen und schließen. Durch das erste Ventil (Einlass) wird ein brennbares Gemisch zugeführt, das mit einer Kerze gezündet wird, und Abgase werden durch das zweite Ventil (Auslass) abgelassen. Im Zylinder erfolgt die Verbrennung eines brennbaren Gemisches aus Benzin- und Luftdämpfen periodisch (die Temperatur erreicht 16000 - 18000 C). Der Druck auf den Kolben steigt stark an. Beim Ausdehnen drücken die Gase den Kolben und mit ihm die Kurbelwelle und verrichten mechanische Arbeit. Dabei werden die Gase gekühlt, da ein Teil ihrer inneren Energie in mechanische Energie umgewandelt wird.

Die extremen Positionen des Kolbens im Zylinder werden blinde Flecken genannt. Der Weg, den der Kolben von einem Totpunkt zum anderen zurücklegt, wird als Kolbenhub bezeichnet, der auch als Hub bezeichnet wird. Takte des Verbrennungsmotors: Einlass, Kompression, Arbeitstakt, Auslass, daher wird der Motor als Viertakter bezeichnet. Betrachten wir den Arbeitszyklus eines Viertaktmotors genauer - vier Hauptstufen (Takt):

Während dieses Hubs senkt sich der Kolben vom oberen Totpunkt zum unteren Totpunkt. In diesem Fall öffnen die Nockenwellen das Einlassventil und über dieses Ventil wird ein frisches Kraftstoff-Luft-Gemisch in den Zylinder gesaugt.

Der Kolben geht von unten nach oben und komprimiert das Arbeitsgemisch. Die Temperatur der Mischung steigt. Dabei ergibt sich das Verhältnis des Arbeitsvolumens des Zylinders im unteren Totpunkt und des Volumens des Brennraums im oberen Bereich – das sogenannte „Verdichtungsverhältnis“. Je größer dieser Wert ist, desto sparsamer ist der Kraftstoffverbrauch des Motors. Ein Motor mit einem höheren Verdichtungsverhältnis benötigt mehr Kraftstoff. ́ höhere Oktanzahl, was teurer ist.

Verbrennung und Expansion (oder Kolbenhub).

Kurz vor Ende des Kompressionszyklus wird das Luft-Kraftstoff-Gemisch durch einen Funken der Zündkerze gezündet. Während der Kolbenbewegung von oben nach unten verbrennt der Kraftstoff, und unter Wärmeeinfluss dehnt sich das Arbeitsgemisch aus und drückt den Kolben.

Nach dem unteren Totpunkt des Arbeitsspiels öffnet das Auslassventil und der sich nach oben bewegende Kolben verdrängt die Abgase aus dem Motorzylinder. Wenn der Kolben den höchsten Punkt erreicht, schließt das Auslassventil und der Zyklus beginnt von vorne.

Um den nächsten Schritt zu starten, müssen Sie nicht auf das Ende des vorherigen warten - in Wirklichkeit hat der Motor beide Ventile geöffnet (Einlass und Auslass). Dies ist der Unterschied zu einem Zweitaktmotor, bei dem der gesamte Arbeitszyklus während einer Umdrehung der Kurbelwelle stattfindet. Es ist klar, dass ein Zweitaktmotor mit gleichem Hubraum stärker sein wird - im Durchschnitt das Eineinhalbfache.

Doch weder hohe Leistung noch der Verzicht auf ein sperriges Ventil- und Nockenwellensystem, noch geringe Fertigungskosten können die Vorteile von Viertaktmotoren abdecken – eine längere Ressource, mehr ́ bessere Wirtschaftlichkeit, sauberere Abgase und weniger Lärm.

Das ICE-Betriebsschema (Zweitakt und Viertakt) ist in Anlage 1 angegeben.

Das Funktionsprinzip des Verbrennungsmotors ist also einfach, verständlich und hat sich seit mehr als einem Jahrhundert nicht geändert. Der Hauptvorteil des Verbrennungsmotors ist die Unabhängigkeit von permanenten Energiequellen (Wasservorkommen, Kraftwerke usw.), wodurch sich mit Verbrennungsmotoren ausgestattete Anlagen frei bewegen und überall aufstellen können. Und obwohl Verbrennungsmotoren eine unvollkommene Art von Wärmekraftmaschinen sind (lauter Lärm, giftige Emissionen, weniger Ressourcen), sind Verbrennungsmotoren dank ihrer Autonomie sehr weit verbreitet.

Die Verbesserung von Verbrennungsmotoren geht auf den Weg, deren Leistung, Zuverlässigkeit und Haltbarkeit zu erhöhen, Gewicht und Abmessungen zu reduzieren und neue Strukturen zu schaffen. Die ersten Verbrennungsmotoren waren also Einzylinder, und um die Leistung des Motors zu erhöhen, vergrößerten sie normalerweise das Volumen des Zylinders. Dann begannen sie, dies zu erreichen, indem sie die Anzahl der Zylinder erhöhten. Ende des 19. Jahrhunderts tauchten Zweizylindermotoren auf, ab Anfang des 20. Jahrhunderts verbreiteten sich Vierzylindermotoren.

Moderne Hightech-Motoren sind ihren hundertjährigen Pendants überhaupt nicht ähnlich. Erreichte eine sehr beeindruckende Leistung in Bezug auf Leistung, Effizienz und Umweltfreundlichkeit. Ein moderner Verbrennungsmotor erfordert ein Minimum an Aufmerksamkeit und ist auf Ressourcen von Hunderttausenden, manchmal sogar Millionen von Kilometern ausgelegt.

2. Die Geschichte der Entstehung und Entwicklung von Verbrennungsmotoren

120 Jahre lang kann sich ein Mensch ein Leben ohne Auto nicht vorstellen. Versuchen wir, in die Vergangenheit zu blicken - bis zum Erscheinen der Grundlagen der Grundlagen der modernen Automobilindustrie.

Die ersten Versuche, einen Verbrennungsmotor zu bauen, stammen aus dem 17. Jahrhundert. Die Experimente von E. Toricelli, B. Pascal und O. Guericke veranlassten die Erfinder, Luftdruck als treibende Kraft in atmosphärischen Maschinen zu verwenden. Abt Ottefel (1678-1682) und H. Huygens (1681) gehörten zu den ersten Anbietern solcher Maschinen. Um den Kolben im Zylinder zu bewegen, schlugen sie vor, Schießpulverexplosionen zu verwenden. Ottefel und Huygens können daher als Pioniere auf dem Gebiet der Verbrennungsmotoren angesehen werden.

An der Verbesserung der Huygens-Pulvermaschine arbeitete auch der französische Wissenschaftler Denis Papen, der Erfinder der Kreiselpumpe, eines Dampfkessels mit Sicherheitsventil und der ersten mit Wasserdampf betriebenen Kolbenmaschine. Der erste Versuch, das ICE-Prinzip umzusetzen, war der Engländer Robert Street (US-Patent Nr. 1983,1794). Der Motor bestand aus einem Zylinder und einem beweglichen Kolben. Zu Beginn der Kolbenbewegung trat ein Gemisch aus einer flüchtigen Flüssigkeit (Alkohol) und Luft in den Zylinder ein, die Flüssigkeit und Flüssigkeitsdämpfe wurden mit Luft vermischt. In der Mitte des Kolbenhubs entzündete sich das Gemisch und schleuderte den Kolben.

1799 entdeckte der französische Ingenieur Philippe Le Bon das Leuchtengas und erhielt ein Patent für die Verwendung und das Verfahren zur Herstellung von Leuchtengas durch Trockendestillation von Holz oder Kohle. Diese Entdeckung war vor allem für die Entwicklung der Lichttechnik von großer Bedeutung, die sehr bald mit teuren Kerzen erfolgreich konkurrieren konnte. Leuchtgas eignete sich jedoch nicht nur zur Beleuchtung. 1801 meldete Le Bon ein Patent für die Konstruktion eines Gasmotors an. Das Funktionsprinzip dieser Maschine basierte auf der bekannten Eigenschaft des von ihm entdeckten Gases: Sein Gemisch mit Luft explodierte beim Zünden unter Freisetzung einer großen Wärmemenge. Verbrennungsprodukte expandierten schnell und belasteten die Umwelt stark. Indem Sie die entsprechenden Voraussetzungen schaffen, können Sie die freigesetzte Energie im Interesse des Menschen nutzen. Der Lebon-Motor hatte zwei Kompressoren und eine Mischkammer. Ein Kompressor sollte komprimierte Luft in die Kammer pumpen und der andere sollte komprimiertes Leuchtgas aus einem Gasgenerator pumpen. Anschließend gelangte das Luft-Gas-Gemisch in den Arbeitszylinder, wo es sich entzündete. Der Motor war doppeltwirkend, dh auf beiden Seiten des Kolbens befanden sich abwechselnd wirkende Arbeitskammern. Im Wesentlichen brütete Le Bon die Idee eines Verbrennungsmotors aus, aber R. Street und F. Le Bon machten keine Versuche, ihre Ideen umzusetzen.

Auch in den Folgejahren (bis 1860) blieben wenige Versuche, einen Verbrennungsmotor zu schaffen, erfolglos. Die Hauptschwierigkeiten bei der Entwicklung eines Verbrennungsmotors waren der Mangel an geeignetem Kraftstoff, die Schwierigkeiten bei der Organisation der Prozesse des Gasaustauschs, der Kraftstoffversorgung und der Kraftstoffzündung. Robert Stirling gelang es, diese Schwierigkeiten weitgehend zu umgehen, der 1816-1840 schuf. externer Verbrennungsmotor mit Regenerator. Beim Stirling-Motor erfolgte die Umwandlung der Hubbewegung des Kolbens in eine Rotationsbewegung über einen Rhombenmechanismus und als Arbeitsmedium wurde Luft verwendet.

Einer der ersten, der auf die reale Möglichkeit eines Verbrennungsmotors aufmerksam machte, war der französische Ingenieur Sadi Carnot (1796-1832), der sich mit der Wärmetheorie und der Theorie der Wärmekraftmaschinen beschäftigte. In dem Aufsatz "Nachdenken über die Triebkraft des Feuers und über Maschinen, die diese Kraft entwickeln können" (1824) schrieb er: leicht umsetzbare Anpassungen; Dann lassen Sie die Luft in einem Kolbenzylinder oder einem anderen Ausdehnungsgefäß die Arbeit verrichten und schließlich in die Atmosphäre ablassen oder in einen Dampfkessel leiten, um die restliche Temperatur zu verbrauchen. Die Hauptschwierigkeiten, die bei dieser Art von Vorgängen auftreten: den Feuerraum in einem Raum mit ausreichender Festigkeit einzuschließen und die Verbrennung in einem ordnungsgemäßen Zustand aufrechtzuerhalten, verschiedene Teile des Geräts auf einer mäßigen Temperatur zu halten und den schnellen Verschleiß des Zylinders und des Kolbens zu verhindern ; wir glauben nicht, dass diese Schwierigkeiten unüberwindbar wären.“ Die Ideen von S. Carnot wurden jedoch von seinen Zeitgenossen nicht geschätzt. Erst 20 Jahre später machte der französische Ingenieur E. Clapeyron (1799-1864), der Autor der bekannten Zustandsgleichung, erstmals darauf aufmerksam. Dank Clapeyron, der die Carnot-Methode anwendete, begann Carnots Popularität schnell zu wachsen. Derzeit gilt Sadi Carnot allgemein als Begründer der Heiztechnik.

Lenoir war nicht sofort erfolgreich. Nachdem es möglich war, alle Teile zu machen und das Auto zusammenzubauen, funktionierte es ziemlich und hörte auf, weil sich der Kolben durch die Erwärmung ausdehnte und im Zylinder klemmte. Lenoir verbesserte seinen Motor, indem er über eine Wasserkühlung nachdachte. Allerdings scheiterte auch der zweite Startversuch an einem schlechten Kolbenhub. Lenoir ergänzte seinen Entwurf mit einem Schmiersystem. Erst dann fing der Motor an zu laufen. Schon die ersten unvollkommenen Konstruktionen zeigten die wesentlichen Vorteile eines Verbrennungsmotors gegenüber einer Dampfmaschine. Die Nachfrage nach Motoren wuchs schnell und innerhalb weniger Jahre baute J. Lenoir über 300 Motoren. Er war der erste, der einen Verbrennungsmotor als Kraftwerk für verschiedene Zwecke einsetzte. Dieses Modell war jedoch unvollkommen, der Wirkungsgrad überstieg 4% nicht.

Der französische Ingenieur A.Yu. Beau de Rocha reichte beim französischen Patentamt eine Patentanmeldung (Prioritätsdatum 1. Januar 1862) ein, in der er die von Sadi Carnot geäußerte Idee in Bezug auf die Motorkonstruktion und deren Arbeitsprozesse präzisierte. (Dieser Antrag wurde nur bei Patentstreitigkeiten über die Priorität der Erfindung von N. Otto erinnert). Beau de Roche schlug vor, das brennbare Gemisch während des ersten Kolbenhubs einzuspritzen, das Gemisch während des zweiten Kolbenhubs zu komprimieren, das Gemisch an der äußersten oberen Position des Kolbens zu verbrennen und die Verbrennungsprodukte während des dritten Kolbenhubs auszudehnen Kolben; Abgas von Verbrennungsprodukten - während des vierten Hubs des Kolbens. Aus Geldmangel konnte er diese jedoch nicht umsetzen.

Dieser Zyklus wurde 18 Jahre später von dem deutschen Erfinder Otto Nikolaus August in einem Verbrennungsmotor durchgeführt, der nach einem Viertakt-Schema arbeitete: Ansaugen, Verdichten, Arbeitstakt, Ausstoßen der Abgase. Am weitesten verbreitet sind die Modifikationen dieses Motors. Seit mehr als einem Jahrhundert, das zu Recht als „Automobil-Ära“ bezeichnet wird, hat sich alles verändert – Formen, Technologien, Lösungen. Einige Briefmarken verschwanden, andere kamen zurück. Automobilmode hat mehrere Entwicklungsrunden durchlaufen. Eines bleibt unverändert - die Anzahl der Zyklen, mit denen der Motor arbeitet. Und in der Geschichte der Automobilindustrie ist diese Zahl für immer mit dem Namen des deutschen Autodidakten Otto verbunden. Gemeinsam mit dem prominenten Industriellen Eugen Langen gründete der Erfinder Otto & Co in Köln – und konzentrierte sich darauf, die beste Lösung zu finden. Am 21. April 1876 erhielt er ein Patent für eine weitere Version des Motors, die ein Jahr später auf der Pariser Ausstellung von 1867 präsentiert wurde, wo ihm die Große Goldmedaille verliehen wurde. Ende 1875 schloss Otto die Entwicklung des Projekts eines grundlegend neuen, weltweit ersten 4-Takt-Motors ab. Die Vorteile des Viertaktmotors lagen auf der Hand und am 13. März 1878 erhielt N. Otto das deutsche Patent Nr. 532 für einen Viertakt-Verbrennungsmotor (Anlage 3). Ottos Werk baute 6.000 Motoren.

Versuche zur Schaffung einer solchen Einheit wurden bereits durchgeführt, aber die Autoren standen vor einer Reihe von Problemen, vor allem damit, dass die Blitze des brennbaren Gemischs in den Zylindern in so unerwarteten Sequenzen auftraten, dass eine gleichmäßige und gleichmäßige ständige Kraftübertragung. Aber er war es, der es gelang, die einzig richtige Lösung zu finden. Empirisch stellte er fest, dass die Misserfolge aller bisherigen Versuche sowohl mit einer falschen Gemischzusammensetzung (Verhältnis von Kraftstoff und Oxidationsmittel) als auch mit einem falschen Algorithmus zur Synchronisierung des Kraftstoffeinspritzsystems und seiner Verbrennung verbunden waren.

Einen wesentlichen Beitrag zur Entwicklung von Verbrennungsmotoren leistete auch der amerikanische Ingenieur Brighton, der einen Kompressormotor mit konstantem Verbrennungsdruck, einen Vergaser, vorschlug.

Die Priorität von J. Lenoir und N. Otto bei der Entwicklung der ersten effizienten Verbrennungsmotoren ist also unbestritten.

Die Produktion von Verbrennungsmotoren wuchs stetig und ihr Design wurde verbessert. 1878-1880. die Produktion von Zweitaktmotoren, vorgeschlagen von den deutschen Erfindern Wittig und Hess, dem englischen Unternehmer und Ingenieur D. Clerk, begann und ab 1890 - Zweitaktmotoren mit Kurbelkammerblasung (England-Patent Nr. 6410, 1890) . Die Verwendung einer Kurbelkammer als Spülpumpe wurde etwas früher von dem deutschen Erfinder und Unternehmer G. Daimler vorgeschlagen. 1878 rüstete Karl Benz ein Dreirad mit einem 3-PS-Motor aus, das eine Geschwindigkeit von über 11 km/h erreichte. Er schuf auch die ersten Autos mit Ein- und Zweizylindermotoren. Die Zylinder waren waagerecht angeordnet, das Drehmoment wurde über einen Riementrieb auf die Räder übertragen. 1886 erhält K. Benz ein deutsches Patent Nr. 37435 für einen Personenwagen mit der Priorität vom 29. Januar 1886. Auf der Pariser Weltausstellung 1889 ist der Wagen von Benz der einzige. Mit diesem Auto beginnt die intensive Entwicklung der Automobilindustrie.

Ein weiterer Höhepunkt in der Geschichte der Verbrennungsmotoren war die Entwicklung des Verbrennungsmotors mit Selbstzündung. 1892 patentierte der deutsche Ingenieur Rudolf Diesel (1858-1913) und beschrieb 1893 in der Broschüre "Theorie und Konstruktion einer rationellen Wärmekraftmaschine als Ersatz für Dampfmaschinen und heute bekannte Wärmemaschinen" eine nach dem Carnot-Zyklus arbeitende Maschine. In dem deutschen Patent Nr. 67207 mit Priorität vom 28.02.1892 "Arbeitsverfahren und Verfahren zur Ausführung eines Einzylinder- und Mehrzylindermotors" wurde das Prinzip des Motors wie folgt beschrieben:

Der Arbeitsprozess in Verbrennungsmotoren ist dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben im Zylinder Luft oder ein Edelgas (Dampf) mit Luft so stark verdichtet, dass die resultierende Kompressionstemperatur deutlich über der Zündtemperatur des Kraftstoffs liegt. Dabei erfolgt die Verbrennung des nach dem Totpunkt allmählich eingebrachten Kraftstoffs derart, dass im Motorzylinder kein nennenswerter Druck- und Temperaturanstieg auftritt. Danach erfolgt nach dem Stoppen der Kraftstoffzufuhr eine weitere Expansion des Gasgemisches im Zylinder.

Zur Durchführung des in Absatz 1 beschriebenen Arbeitsvorgangs wird an den Arbeitszylinder ein mehrstufiger Kompressor mit einem Sammler angeschlossen. Ebenso ist es möglich, mehrere Arbeitszylinder miteinander oder mit Zylindern zur Vorverdichtung und anschließenden Expansion zu verbinden.

Der erste Motor wurde im Juli 1893 von R. Diesel gebaut. Es wurde davon ausgegangen, dass die Kompression bis zu einem Druck von 3 MPa durchgeführt wird, die Lufttemperatur am Ende der Kompression 800 C erreichen würde und der Kraftstoff (Kohlenpulver ) direkt in den Zylinder eingebracht werden. Beim Anlassen des ersten Motors kam es zu einer Explosion (Benzin wurde als Treibstoff verwendet). Im Jahr 1893 wurden drei Motoren gebaut. Ausfälle bei den ersten Motoren zwangen R. Diesel, die isotherme Verbrennung aufzugeben und auf einen Zyklus mit konstanter Druckverbrennung umzustellen.

Anfang 1895 wurde der erste mit flüssigem Kraftstoff (Kerosin) betriebene Selbstzünder-Kompressormotor erfolgreich getestet, und 1897 begann eine umfangreiche Testphase des neuen Motors. Der effektive Wirkungsgrad des Motors betrug 0,25 und der mechanische Wirkungsgrad betrug 0,75. Der erste Verbrennungsmotor mit Selbstzündung für industrielle Zwecke wurde 1897 von den Augsburger Maschinenfabriken gebaut. Auf der Ausstellung in München 1899 wurden bereits 5 R. Dieselmotoren von den Werken Otto-Deitz, Krupp und dem Maschinenbauwerk Augsburg präsentiert. Auch auf der Weltausstellung in Paris (1900) wurden die Motoren von R. Diesel erfolgreich vorgeführt. Später fanden sie breite Anwendung und wurden nach dem Namen des Erfinders "Dieselmotoren" oder einfach "Diesel" genannt.

In Russland begann man 1890 mit dem Bau der ersten Kerosinmotoren bei der E.Ya. Bromley (Viertaktkalorisierung) und seit 1892 und im mechanischen Werk von E. Nobel. 1899 erhielt Nobel das Recht, R.-Dieselmotoren herzustellen, und im selben Jahr begann das Werk mit deren Produktion. Die Konstruktion des Motors wurde von den Spezialisten des Werks entwickelt. Der Motor entwickelte eine Leistung von 20-26 PS, lief mit Rohöl, Dieselöl, Kerosin. Die Spezialisten des Werks führten auch die Entwicklung von Selbstzündungsmotoren durch. Sie bauten die ersten kreuzkopffreien Motoren, die ersten V-Motoren, Zweitaktmotoren mit Staustrahl- und Schleifenblasschaltung, Zweitaktmotoren, bei denen das Anblasen aufgrund gasdynamischer Phänomene im Abgaskanal erfolgte. Die Produktion von Motoren mit Selbstzündung wurde 1903-1911 aufgenommen. in den Dampflokomotivfabriken Kolomenskoye, Sormovsky, Kharkov, in den Felser-Werken in Riga und Nobel in St. Petersburg, in der Nikolaev-Werft. 1903-1908. Russischer Erfinder und Unternehmer Ya.V. Mamin schuf mehrere effiziente Hochgeschwindigkeitsmotoren mit mechanischer Kraftstoffeinspritzung in den Zylinder und Kompressionszündung, deren Leistung 1911 bereits 25 PS betrug. In die Vorkammer aus Gusseisen mit Kupfereinlage wurde Kraftstoff eingespritzt, wodurch eine hohe Oberflächentemperatur der Vorkammer und eine sichere Selbstzündung erreicht werden konnte. Es war der erste kompressorlose Dieselmotor der Welt.1906 wurde Professor der Moskauer Höheren Technischen Schule V.I. Grinevetskiy schlug das Design eines Doppelkompressions- und Expansionsmotors vor - ein Prototyp eines kombinierten Motors. Er entwickelte auch eine Methode zur thermischen Berechnung von Arbeitsprozessen, die später von N.R. Briling und E.K. Masing und hat bis heute seine Bedeutung nicht verloren. Wie Sie sehen, haben Experten des vorrevolutionären Russlands zweifellos große eigenständige Entwicklungen im Bereich der Motoren mit Selbstzündung durchgeführt. Die erfolgreiche Entwicklung des Dieselmotorenbaus in Russland erklärt sich aus der Tatsache, dass Russland über ein eigenes Öl verfügte und Dieselmotoren die Bedürfnisse kleiner Unternehmen am besten erfüllten. Daher begann die Produktion von Dieselmotoren in Russland fast gleichzeitig mit den Ländern Westeuropas .

Auch der heimische Motorenbau entwickelte sich in der Nachrevolutionszeit erfolgreich. Bis 1928 wurden im Land bereits über 45 Motorentypen mit einer Gesamtleistung von etwa 110.000 kW hergestellt. In den ersten Fünfjahresplänen wurde die Produktion von Pkw- und Traktormotoren, Schiffs- und Stationärmotoren mit einer Leistung bis 1500 kW gemeistert, ein Flugdiesel, ein V-2-Tankdieselmotor geschaffen, der die hohen taktische und technische Eigenschaften der gepanzerten Fahrzeuge des Landes. Einen wesentlichen Beitrag zur Entwicklung des heimischen Motorenbaus leisteten herausragende sowjetische Wissenschaftler: N.R. Briling, E. K. Masing, V. T. Tsvetkov, A. S. Orlin, V. A. Vansheidt, N. M. Glagolev, M. G. Kruglov und andere.

Von den Entwicklungen auf dem Gebiet der Wärmekraftmaschinen der letzten Jahrzehnte des 20. und ein Design mit externem Verbrennungsmotor, das mit einem schnelllaufenden Dieselmotor konkurrenzfähig ist. Das Aufkommen des Wankelmotors wurde mit Begeisterung aufgenommen. Mit geringem spezifischem Gewicht und Abmessungen sowie hoher Zuverlässigkeit verbreiteten sich RPDs schnell vor allem in Leichtfahrzeugen, in der Luftfahrt, auf Schiffen und stationären Anlagen. Die Lizenz für die Produktion des F. Wankel-Motors wurde von mehr als 20 Unternehmen erworben, darunter General Motors, Ford. Bis zum Jahr 2000 wurden mehr als zwei Millionen RPD-Fahrzeuge hergestellt.

In den letzten Jahren wird der Prozess der Verbesserung und Verbesserung der Leistung von Benzinmotoren und Dieselmotoren fortgesetzt. Die Entwicklung von Ottomotoren geht den Weg der Verbesserung ihrer Umwelteigenschaften, Effizienz und Leistungsindikatoren durch eine breitere Anwendung und Verbesserung des Benzineinspritzsystems in die Zylinder; Einsatz elektronischer Einspritzsteuerungen, Ladungsschichtung im Brennraum mit Gemischverarmung bei Teillast; Erhöhung der Energie des elektrischen Funkens während der Zündung usw. Als Ergebnis nähert sich der Wirkungsgrad des Arbeitszyklus von Benzinmotoren dem von Dieselmotoren an.

Zur Verbesserung der technischen und wirtschaftlichen Kennzahlen von Dieselmotoren wird eine Erhöhung des Kraftstoffeinspritzdrucks verwendet, gesteuerte Injektoren verwendet, die durch Aufladen und Kühlen der Ladeluft gemäß dem durchschnittlichen Wirkdruck gezwungen werden, Maßnahmen zur Verringerung der Toxizität von Abgasen ergriffen Gase.

So verschaffte ihnen die kontinuierliche Verbesserung der Verbrennungsmotoren eine beherrschende Stellung, und erst in der Luftfahrt wich der Verbrennungsmotor dem Gasturbinentriebwerk. Für andere Sektoren der Volkswirtschaft sind alternative Kraftwerke mit geringer Leistung, die so vielseitig und wirtschaftlich sind wie der Verbrennungsmotor, noch nicht vorgeschlagen worden. Daher gilt der Verbrennungsmotor langfristig als der wichtigste Kraftwerkstyp mittlerer und niedriger Leistung für den Verkehr und andere Sektoren der Volkswirtschaft.

Abschluss

Verbrennungsmotor

Liste der verwendeten Quellen

1.Dyachenko V. G. Theorie der Verbrennungsmotoren / V.G. Dyatschenko. - Charkow: KhNADU, 2009 .-- 500 S.

.Dyatchin N.I. Die Geschichte der Technologieentwicklung: Lehrbuch / N.I. Dyatchin. - Rostov n/D.: Phoenix, 2001.-- 320 S.

.Raikow I. Ja. Verbrennungsmotoren / I.Ya. Raikov, G. N. Rytwinsky. - M.: Gymnasium, 1971. - 431 S.

.Scharoglasow B.A. Verbrennungsmotoren: Theorie, Modellierung und Berechnung von Prozessen: Lehrbuch / B.A. Sharoglazov, M. F. Farafontov, V. V. Klementjew. - Tscheljabinsk: Ed. SUSU, 2004 .-- 344 S.

Anwendung

Anhang 1

Das Schema des Zweitaktmotors

Das Schema des Viertaktmotors

Anlage 2

Lenoir-Motor (Schnitt)

Anhang 3

Ottos Motor

Die Entwicklung des ersten Verbrennungsmotors dauerte fast zwei Jahrhunderte, bis Autofahrer Prototypen moderner Motoren lernen konnten. Angefangen hat alles mit Benzin, nicht mit Benzin. Zu den Menschen, die an der Schöpfungsgeschichte mitgewirkt haben, gehören Otto, Benz, Maybach, Ford und andere. Doch die neuesten wissenschaftlichen Erkenntnisse stellten die gesamte Autowelt auf den Kopf, da der Vater des ersten Prototyps als ganz anderer Mensch galt.

Leonardo hat auch hier seine Hand gelegt

Bis 2016 galt François Isaac de Rivaz als Begründer des ersten Verbrennungsmotors. Aber der historische Fund englischer Wissenschaftler hat die ganze Welt auf den Kopf gestellt. Bei Ausgrabungen in der Nähe eines der französischen Klöster wurden Zeichnungen von Leonardo da Vinci gefunden. Darunter war eine Zeichnung eines Verbrennungsmotors.

Schaut man sich die ersten Motoren an, die von Otto und Daimler geschaffen wurden, findet man natürlich bauliche Ähnlichkeiten, aber bei modernen Aggregaten gibt es sie nicht mehr.

Der legendäre da Vinci war seiner Zeit fast 500 Jahre voraus, aber da er durch die Technologien seiner Zeit sowie finanzielle Möglichkeiten eingeschränkt war, konnte er keinen Motor entwickeln.

Nach eingehender Prüfung der Zeichnung kamen moderne Historiker, Ingenieure und Autodesigner mit Weltruf zu dem Schluss, dass dieses Triebwerk durchaus produktiv arbeiten kann. Also begann die Firma Ford mit der Entwicklung eines Prototyps eines Verbrennungsmotors, basierend auf den Zeichnungen von da Vinci. Aber das Experiment war nur halb erfolgreich. Der Motor konnte nicht gestartet werden.

Einige moderne Verbesserungen machten es jedoch möglich, dem Aggregat Leben einzuhauchen. Es blieb ein experimenteller Prototyp, aber etwas, das Ford für sich selbst gelernt hat, war die Größe der Brennkammern für Autos der B-Klasse, die 83,7 mm beträgt. Wie sich herausstellte, ist dies die ideale Größe für die Verbrennung eines Luft-Kraftstoff-Gemisches für diese Motorenklasse.

Technik und Theorie

Nach historischen Fakten entwickelte der niederländische Wissenschaftler und Physiker Christian Hagens im 17. Jahrhundert den ersten theoretischen pulverbasierten Verbrennungsmotor. Aber wie Leonardo war er von den Technologien seiner Zeit gefesselt und konnte seinen Traum nicht verwirklichen.

Frankreich. 19. Jahrhundert. Die Ära der Massenmechanisierung und Industrialisierung beginnt. Zu diesem Zeitpunkt ist es einfach möglich, etwas Unglaubliches zu erschaffen. Der erste Mensch, dem es gelang, einen Verbrennungsmotor zu bauen, war der Franzose Nicephorus Niepce, den er Pireolofor nannte. Er arbeitete mit seinem Bruder Claude zusammen, und zusammen präsentierten sie vor der Gründung des ICE mehrere Mechanismen, die ihre Kunden nicht fanden.

1806 fand die Präsentation des ersten Motors an der französischen Nationalakademie statt. Er arbeitete an Kohlenstaub und hatte eine Reihe von Konstruktionsfehlern. Trotz aller Mängel erhielt der Motor positive Bewertungen und Empfehlungen. Als Ergebnis erhielten die Niepce-Brüder finanzielle Unterstützung und einen Investor.

Der erste Motor entwickelte sich weiter. Ein fortschrittlicherer Prototyp wurde auf Booten und kleinen Schiffen installiert. Aber das war Claude und Nicephorus nicht genug, sie wollten die ganze Welt überraschen und studierten verschiedene exakte Wissenschaften, um ihre Krafteinheit zu verbessern.

Ihre Bemühungen waren also von Erfolg gekrönt, und 1815 findet Nicefort die Arbeiten des Chemikers Lavoisier, der schreibt, dass "flüchtige Öle", die Teil von Erdölprodukten sind, bei Wechselwirkung mit der Luft explodieren können.

1817 Claude reist nach England, um ein neues Patent für den Motor zu erhalten, da in Frankreich die Laufzeit zu Ende geht. In dieser Phase trennen sich die Brüder. Claude beginnt selbstständig am Motor zu arbeiten, ohne seinen Bruder zu benachrichtigen, und fordert Geld von ihm.

Claudes Entwicklungen wurden nur theoretisch bestätigt. Der erfundene Motor fand keine weit verbreitete Produktion, so dass er Teil der Ingenieursgeschichte Frankreichs wurde und Niepce als Denkmal verewigt wurde.

Der Sohn des berühmten Physikers und Erfinders Sadi Carnot veröffentlichte eine Abhandlung, die ihn zu einer Legende in der Automobilindustrie machte und ihn weltweit bekannt macht. Das Werk umfasste 200 Exemplare und trug den Titel „Reflexionen über die treibende Kraft des Feuers und über Maschinen, die diese Kraft entwickeln können“, erschienen 1824. Von diesem Moment an beginnt die Geschichte der Thermodynamik.

1858 Der belgische Wissenschaftler und Ingenieur Jean Joseph Etienne Lenoir baut einen Zweitaktmotor. Besondere Merkmale waren der Vergaser und die erste Zündanlage. Als Brennstoff diente Kohlengas. Der erste Prototyp funktionierte jedoch nur wenige Sekunden und war dann dauerhaft außer Betrieb.

Dies geschah, weil der Motor keine Schmier- und Kühlsysteme hatte. Mit diesem Misserfolg gab Lenoir nicht auf und arbeitete weiter an dem Prototyp, und bereits 1863 fuhr der Motor, der auf einem dreirädrigen Prototyp des Autos installiert war, die historischen ersten 50 Meilen.

All diese Entwicklungen markierten den Beginn der Ära der Automobilindustrie. Die ersten Verbrennungsmotoren wurden weiter entwickelt und ihre Schöpfer haben ihre Namen in der Geschichte verewigt. Darunter waren der österreichische Ingenieur Siegfried Markus, George Brighton und andere.

Legendäre Deutsche übernehmen das Steuer

1876 ​​begannen deutsche Entwickler, den Staffelstab zu übernehmen, deren Namen bis heute donnern. Als erstes fielen Nicholas Otto und sein legendärer "Otto-Zyklus" auf. Er war der erste, der einen Prototyp eines 4-Zylinder-Motors konstruierte und baute. Danach ließ er sich bereits 1877 einen neuen Motor patentieren, der den meisten modernen Triebwerken und Flugzeugen des frühen 20. Jahrhunderts zugrunde liegt.

Ein weiterer Name in der Geschichte der Automobilindustrie, den viele noch heute kennen, ist Gottlieb Daimler. Er und sein Freund und Bruder im Ingenieurwesen, Wilhelm Maybach, entwickelten einen Gasmotor.

1886 war ein Wendepunkt, denn Daimler und Maybach schufen das erste Auto mit Verbrennungsmotor. Das Triebwerk erhielt den Namen "Reitwagen". Dieser Motor wurde früher in Zweirädern eingebaut. Maybach entwickelte den ersten Jet-Vergaser, der auch lange lief.

Große Ingenieure mussten Kräfte und Köpfe bündeln, um einen funktionsfähigen Verbrennungsmotor zu entwickeln. Also begann eine Gruppe von Wissenschaftlern, zu der auch Daimler, Maybach und Otto gehörten, Motoren zu montieren, zwei Stück pro Tag, was zu dieser Zeit eine große Geschwindigkeit war. Doch wie immer gingen die Positionen der Wissenschaftler bei der Verbesserung von Aggregaten auseinander und Daimler verließ das Team, um ein eigenes Unternehmen zu gründen. Als Folge dieser Ereignisse folgt Maybach seinem Freund.

1889 Daimler gründet den ersten Automobilhersteller, die Daimler Motoren Gesellschaft. 1901 baut Maybach den ersten Mercedes, der den Grundstein für die legendäre deutsche Marke legte.

Ein weiterer ebenso legendärer deutscher Erfinder ist Karl Benz. Die Welt sah seinen ersten Prototyp des Motors im Jahr 1886. Vor der Entwicklung seines ersten Motors gelang es ihm jedoch, die Firma "Benz & Company" zu gründen. Die anschließende Geschichte ist einfach unglaublich. Beeindruckt von den Entwicklungen bei Daimler und Maybach beschloss Benz, alle Unternehmen zusammenzuführen.

So fusioniert zunächst „Benz & Company“ mit der „Daimler Motoren Gesellschaft“ und wird zu „Daimler-Benz“. In der Folge betraf die Verbindung auch Maybach und das Unternehmen wurde als „Mercedes-Benz“ bekannt.

Ein weiteres bedeutendes Ereignis in der Automobilindustrie ereignete sich 1889, als Daimler die Entwicklung eines V-förmigen Triebwerks vorschlug. Seine Idee wurde von Maybach und Benz aufgegriffen, und schon 1902 wurden V-Motoren für Flugzeuge und später für Autos produziert.

Gründervater der Autoindustrie

Aber was auch immer man sagen mag, den größten Beitrag zur Entwicklung der Automobilindustrie und der Automotorenentwicklung leistete ein amerikanischer Designer, Ingenieur und einfach eine Legende - Henry Ford. Sein Slogan: "Ein Auto für alle" fand bei den einfachen Leuten Anerkennung, die sie anzog. Nachdem er 1903 die Ford Company gegründet hatte, begann er nicht nur eine neue Motorengeneration für seinen Ford A zu entwickeln, sondern gab auch einfachen Ingenieuren und Menschen neue Jobs.

1903 sprach sich Selden gegen Ford aus und behauptete, er sei der erste, der sein Motorendesign verwendet habe. Der Prozess dauerte 8 Jahre, aber gleichzeitig konnte keiner der Teilnehmer den Prozess gewinnen, da das Gericht entschied, dass Seldens Rechte nicht verletzt wurden und Ford seinen eigenen Motortyp und seine eigene Konstruktion verwendet.

1917, als die Vereinigten Staaten in den Ersten Weltkrieg eintraten, begann Ford mit der Entwicklung des ersten schweren Lkw-Motors mit erhöhter Leistung. So präsentierte Henry Ende 1917 den ersten Benzin-4-Takt-8-Zylinder-Motor Ford M, der auf Lastwagen und später während des Zweiten Weltkriegs auf einigen Frachtflugzeugen installiert wurde.

Als andere Autohersteller es schwer hatten, florierte das Unternehmen von Henry Ford und hatte die Möglichkeit, neue Motoroptionen zu entwickeln, die in einer Vielzahl von Ford-Fahrzeugen Anwendung fanden.

Ausgabe

Tatsächlich wurde der erste Verbrennungsmotor von Leonardo da Vinci erfunden, aber das war nur in der Theorie, da er durch die Technologie seiner Zeit gefesselt war. Doch der erste Prototyp wurde vom Niederländer Christian Hagens auf die Beine gestellt. Dann gab es die Entwicklungen der französischen Brüder Niepce.

Nichtsdestotrotz erhielten Verbrennungsmotoren mit der Entwicklung so großer deutscher Ingenieure wie Otto, Daimler und Maybach massenhafte Popularität und Entwicklung. Unabhängig davon sind die Verdienste bei der Entwicklung der Motoren des Vaters des Gründers der Autoindustrie - Henry Ford - erwähnenswert.

Benzinmotor Verbrennung ist fest in unser Leben eingedrungen und wird es auf unbestimmte Zeit bleiben. Die Entwicklung alternativer Kraftstofftechnologien lässt vermuten, dass der Ottomotor in Zukunft letztlich nur noch Geschichte sein wird, sein Potenzial aber nach Einschätzung von Experten erst zu 75 Prozent ausgeschöpft ist, was es möglich macht, den Otto-Verbrennungsmotor derzeit als einen der die wichtigsten Motorentypen in Russland. in der Welt.

Die Erfindung des Benzinmotors, wie viele andere moderne Dinge, ohne die die heutige Existenz nicht mehr denkbar ist, war im Allgemeinen einem Unfall zu verdanken, als der Franzose F. Le Bon 1799 ein leuchtendes Gas entdeckte - ein Gemisch aus Wasserstoff, Kohlenstoff Monoxid, Methan und einige andere entzündliche Gase. Wie der Name schon sagt, wurde Leuchtgas für Beleuchtungskörper verwendet, die damals Kerzen ersetzten, aber Le Bon fand bald andere Verwendungen dafür. Bei der Untersuchung der Eigenschaften des gefundenen Gases stellte der Ingenieur fest, dass seine Mischung mit Luft explodiert und eine große Menge Energie freisetzt, die im Interesse einer Person verwendet werden kann. 1801 patentierte Le Bon den ersten Gasmotor, bestehend aus zwei Kompressoren und einer Brennkammer. Im Wesentlichen wurde der Gasmotor von Le Bon zum primitiven Prototyp des modernen Verbrennungsmotors.

Es sei darauf hingewiesen, dass lange vor der Geburt von Le Bon Versuche unternommen wurden, die thermische Energie der Explosion in den Dienst der Menschheit zu stellen. Der niederländische Wissenschaftler Christian Huygens trieb im 17. entzündete ein Gemisch aus Wasserstoff und Luft und feuerte ein Stück Kork aus dem Lauf.

1804 starb Le Bon auf tragische Weise und die Entwicklung der Verbrennungstechnologie wurde für eine Weile ausgesetzt, bis der Belgier Jean Etienne Lenoir herausfand, wie man das Prinzip der elektrischen Zündung zum Zünden des Sweeps in einem Gasmotor nutzen kann. Nach mehreren erfolglosen Versuchen gelang es Lenoir, einen funktionierenden Verbrennungsmotor zu entwickeln, den er 1859 patentieren ließ. Leider erwies sich Lenoir eher als Geschäftsmann denn als Erfinder. Nachdem er mehrere hundert seiner Motoren auf den Markt gebracht hatte, verdiente er ziemlich viel Geld und stoppte die weitere Verbesserung seiner Erfindung. Der Lenoir-Motor, der zum Antrieb von Lokomotiven, Straßenpersonal, Schiffen und stationär verwendet wird, gilt jedoch als der erste funktionierende Verbrennungsmotor überhaupt.

1864 erhielt der deutsche Ingenieur August Otto ein Patent für sein eigenes Modell eines Gasmotors, dessen Wirkungsgrad 15 Prozent erreichte, also nicht nur effizienter war als der Lenoir-Motor, sondern auch effizienter als jede Dampfmaschine das gab es damals. Gemeinsam mit dem Industriellen Langen gründete Otto die Firma „Otto and Company“, deren Pläne die Produktion neuer Motoren vorsahen, von denen etwa 5.000 Exemplare produziert wurden. 1877 ließ Otto einen Viertakt-Verbrennungsmotor patentieren, doch wie sich herausstellte, wurde der Viertakt-Zyklus einige Jahre zuvor vom Franzosen Beau de Roche erfunden. Ein Rechtsstreit zwischen diesen Ingenieuren endete für Otto mit einer Niederlage, mit der Folge, dass ihm seine Monopolrechte am Viertakter entzogen wurden. Dennoch war der Ottomotor dem französischen Pendant in vielerlei Hinsicht überlegen, was seinen Erfolg vorgab - bis 1897 wurden bereits 42.000 solcher Motoren unterschiedlicher Leistung produziert.

Leuchtengas als Kraftstoff für Verbrennungsmotoren hat den Anwendungsbereich deutlich eingeschränkt, sodass Ingenieure aus verschiedenen Ländern ständig nach einem neuen, kostengünstigeren Kraftstoff suchten. Einer der ersten Erfinder, der Benzin als Kraftstoff für Verbrennungsmotoren einsetzte, war der Amerikaner Brighton, der 1872 den sogenannten „Verdunstungsvergaser“ entwickelte. Sein Design war jedoch so fehlerhaft, dass er seine Versuche aufgab.

Nur zehn Jahre nach der Erfindung von Brighton wurde ein funktionsfähiger Verbrennungsmotor geschaffen, der mit Benzin betrieben wird. Gottlieb Daimler, ein talentierter deutscher Ingenieur, der für Ottos Firma arbeitete, schlug dem Chef Anfang der 80er Jahre des 19. Als Reaktion darauf verließen Daimler und sein Freund Wilhelm Maybach Otto & Company und machten sich selbstständig. Der erste Daimler-Maybach-Benzinmotor erschien 1883 und sollte fest eingebaut werden. Die Zündung im Zylinder kam von einem glühenden Hohlrohr, aber im Allgemeinen ließ die Konstruktion des Motors gerade wegen der unbefriedigenden Zündung sowie des Prozesses der Benzinverdampfung zu wünschen übrig.

Zu diesem Zeitpunkt war ein einfacheres und zuverlässigeres Benzinverdampfungssystem erforderlich, das 1893 vom ungarischen Designer Donat Banki erfunden wurde. Er erfand den Vergaser, der zum Prototyp der heute bekannten Vergasersysteme wurde. Banks schlug für diese Zeit eine revolutionäre Idee vor - Benzin nicht zu verdampfen - sondern gleichmäßig über den Zylinder zu sprühen. Der Luftstrom saugte Benzin durch eine Dosierdüse in Form eines Rohres mit Löchern an. Der Durchfluss wurde mittels eines kleinen Reservoirs mit einem Schwimmer aufrechterhalten, der ein konstantes proportionales Gemisch aus Luft und Benzin lieferte.

Von diesem Moment an in der Geschichte ging die Entwicklung des Verbrennungsmotors auf dem Vormarsch. Die ersten Vergasermotoren hatten nur einen Zylinder. Die Leistungssteigerung wurde durch die Vergrößerung des Zylindervolumens erreicht, jedoch begannen gegen Ende des Jahrhunderts Zweizylindermotoren und zu Beginn des 20. Jahrhunderts Vierzylindermotoren an Popularität zu gewinnen.

Er erhielt ein Patent für die Verwendung und das Verfahren zur Gewinnung von Zündgas durch trockene Destillation von Holz oder Kohle. Diese Entdeckung war vor allem für die Entwicklung der Lichttechnik von großer Bedeutung. Sehr bald begannen Gaslampen in Frankreich und dann in anderen europäischen Ländern erfolgreich mit teuren Kerzen zu konkurrieren. Leuchtgas eignete sich jedoch nicht nur zur Beleuchtung.

Designpatent für Gasmotoren

Lenoir war nicht sofort erfolgreich. Nachdem es möglich war, alle Teile zu machen und das Auto zusammenzubauen, funktionierte es ziemlich und hörte auf, weil sich der Kolben durch die Erwärmung ausdehnte und im Zylinder klemmte. Lenoir verbesserte seinen Motor, indem er über eine Wasserkühlung nachdachte. Allerdings scheiterte auch der zweite Startversuch an einem schlechten Kolbenhub. Lenoir ergänzte seinen Entwurf mit einem Schmiersystem. Erst dann fing der Motor an zu laufen.

August Otto

Suche nach neuem Kraftstoff

Daher hörte die Suche nach einem neuen Kraftstoff für den Verbrennungsmotor nicht auf. Einige Erfinder haben versucht, flüssige Kraftstoffdämpfe als Gas zu verwenden. Bereits 1872 versuchte der Amerikaner Brighton, Kerosin in dieser Funktion einzusetzen. Kerosin verdampfte jedoch schlecht und Brighton wechselte zu einem leichteren Ölprodukt - Benzin. Damit ein Flüssigbrennstoffmotor jedoch erfolgreich mit einem Gasmotor konkurrieren konnte, war es notwendig, eine spezielle Vorrichtung zum Verdampfen von Benzin und zur Herstellung eines brennbaren Gemisches davon mit Luft zu entwickeln.

Brighton erfand im selben Jahr 1872 einen der ersten sogenannten "Verdampfer"-Vergaser, der jedoch unbefriedigend funktionierte.

Benzinmotor

Ein funktionierender Benzinmotor erschien erst zehn Jahre später. Ihr Erfinder war der deutsche Ingenieur Gottlieb Daimler. Er arbeitete viele Jahre für Ottos Firma und war Mitglied deren Geschäftsführung. Anfang der 80er Jahre schlug er seinem Chef ein Projekt für einen kompakten Benzinmotor vor, der im Verkehr eingesetzt werden könnte. Otto nahm Daimlers Vorschlag kalt auf. Dann fasste Daimler zusammen mit seinem Freund Wilhelm Maybach eine mutige Entscheidung – 1882 verließen sie die Firma Otto, erwarben eine kleine Werkstatt in der Nähe von Stuttgart und begannen an ihrem Projekt zu arbeiten.

Das Problem, vor dem Daimler und Maybach standen, war nicht einfach: Sie beschlossen, einen Motor zu entwickeln, der keinen Gasgenerator benötigt, sehr leicht und kompakt ist, aber gleichzeitig leistungsstark genug, um die Besatzung anzutreiben. Daimler hoffte durch eine Erhöhung der Wellendrehzahl die Leistung zu steigern, aber dafür musste die erforderliche Zündfrequenz des Gemisches sichergestellt werden. 1883 entstand der erste Ottomotor mit Zündung aus einem glühend heißen Hohlrohr, das in einen Zylinder mündete.

Das erste Modell eines Ottomotors war für eine industrielle stationäre Installation vorgesehen.

Der Verdampfungsprozess flüssiger Kraftstoffe in den ersten Ottomotoren ließ zu wünschen übrig. Daher hat die Erfindung des Vergasers eine echte Revolution im Motorenbau gemacht. Als Schöpfer gilt der ungarische Ingenieur Donat Banki. 1893 ließ er sich den Strahlvergaser patentieren, der der Prototyp aller modernen Vergaser war. Im Gegensatz zu seinen Vorgängern schlug Banks vor, Benzin nicht zu verdampfen, sondern fein in die Luft zu sprühen. Dadurch wurde seine gleichmäßige Verteilung über den Zylinder sichergestellt und die Verdampfung selbst fand bereits im Zylinder unter Einwirkung der Kompressionswärme statt. Zur Sicherstellung der Zerstäubung wurde Benzin durch einen Luftstrom durch eine Dosierdüse angesaugt und die Konsistenz der Gemischzusammensetzung durch konstante Benzinmenge im Vergaser erreicht. Der Strahl wurde in Form eines oder mehrerer Löcher in einem senkrecht zum Luftstrom angeordneten Rohr hergestellt. Zur Druckhaltung war ein kleiner Vorratsbehälter mit Schwimmer vorgesehen, der den Füllstand auf einer bestimmten Höhe hielt, so dass die angesaugte Benzinmenge proportional zur zugeführten Luftmenge war.

Die ersten Verbrennungsmotoren waren Einzylinder, und um die Leistung des Motors zu erhöhen, vergrößerten sie normalerweise das Zylindervolumen. Dann begannen sie, dies zu erreichen, indem sie die Anzahl der Zylinder erhöhten.

Ende des 19. Jahrhunderts tauchten Zweizylindermotoren auf, und ab Anfang des Jahrhunderts verbreiteten sich Vierzylindermotoren.

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mit Besessenheit

Einführung …………………………………………………………………… .2

1. Schöpfungsgeschichte ……………………………………………….… ..3

2. Die Geschichte der Automobilindustrie in Russland …………………………… 7

3. Hubkolben-Verbrennungsmotoren ……………………… 8

3.1 Klassifizierung von Verbrennungsmotoren ………………………………………… .8

3.2 Grundlagen der Vorrichtung von Kolben-Verbrennungsmotoren ……………………… 9

3.3 Funktionsprinzip …………………………………………… ..10

3.4 Das Funktionsprinzip eines Viertakt-Vergasermotors ……………………………………………………………… 10

3.5 Funktionsprinzip eines Viertakt-Dieselmotors …………… 11

3.6 Das Funktionsprinzip eines Zweitaktmotors …………… .12

3.7 Arbeitszyklus von Viertakt-Vergaser- und Dieselmotoren ……………………………………………………… .13

3.8 Einschaltdauer eines Viertaktmotors ……… ... …… 14

3.9 Arbeitszyklen von Zweitaktmotoren ……………… ... 15

Fazit …………………………………………………………… ..16

Einführung.

Das 20. Jahrhundert ist eine Welt der Technologie. Mächtige Maschinen holen Millionen Tonnen Kohle, Erz, Öl aus den Eingeweiden der Erde. Leistungsstarke Kraftwerke erzeugen Milliarden Kilowattstunden Strom. Tausende Fabriken und Fabriken stellen Kleidung, Radios, Fernseher, Fahrräder, Autos, Uhren und andere wichtige Produkte her. Telegraf, Telefon und Funk verbinden uns mit der ganzen Welt. Züge, Motorschiffe, Flugzeuge befördern uns mit hoher Geschwindigkeit über Kontinente und Ozeane. Und hoch über uns, jenseits der Erdatmosphäre, fliegen Raketen und künstliche Erdsatelliten. All dies funktioniert nicht ohne die Hilfe von Strom.

Der Mensch begann seine Entwicklung mit der Aneignung der fertigen Produkte der Natur. Bereits in der ersten Entwicklungsphase begann er, künstliche Werkzeuge zu verwenden.

Mit der Entwicklung der Produktion nehmen die Bedingungen für die Entstehung und Entwicklung von Maschinen Gestalt an. Maschinen halfen dem Menschen zunächst wie Arbeitsmittel nur bei seiner Arbeit. Dann begannen sie allmählich, ihn zu ersetzen.

In der feudalen Geschichte wurde erstmals die Kraft des Wasserflusses als Energiequelle genutzt. Die Bewegung des Wassers drehte das Wasserrad, das wiederum verschiedene Mechanismen in Gang setzte. In dieser Zeit entstand eine Vielzahl von technologischen Maschinen. Der weit verbreitete Einsatz dieser Maschinen wurde jedoch oft durch den fehlenden Wasserfluss in der Nähe gebremst. Es war notwendig, nach neuen Energiequellen zu suchen, um überall auf der Erdoberfläche Maschinen anzutreiben. Wir haben es mit Windenergie versucht, aber es stellte sich als wirkungslos heraus.

Sie begannen, nach einer anderen Energiequelle zu suchen. Lange haben die Erfinder gearbeitet, viele Maschinen getestet – und nun endlich ein neuer Motor gebaut. Es war eine Dampfmaschine. Er setzte zahlreiche Maschinen und Werkzeugmaschinen in Fabriken und Werken in Bewegung, Anfang des 19. Jahrhunderts wurden die ersten Landdampffahrzeuge erfunden - Dampflokomotiven.

Aber Dampfmaschinen waren komplexe, umständliche und teure Anlagen. Der sich schnell entwickelnde mechanische Transport brauchte einen anderen Motor - klein und billig. 1860 konstruierte der Franzose Lenoir mit den Konstruktionselementen einer Dampfmaschine, Gasbrennstoff und einem elektrischen Funken zur Zündung den ersten praxistauglichen Verbrennungsmotor.

1. GESCHICHTE DER SCHÖPFUNG

Die Nutzung der inneren Energie bedeutet, auf ihre Kosten nützliche Arbeit zu verrichten, dh innere Energie in mechanische umzuwandeln. Im einfachsten Versuch, der darin besteht, dass etwas Wasser in ein Reagenzglas gegossen und zum Kochen gebracht wird (und das Reagenzglas zunächst mit einem Korken verschlossen wird), steigt der Korken unter dem Druck des erzeugten Dampfes auf und platzt aus.

Mit anderen Worten, die Energie des Brennstoffs wird in die innere Energie des Dampfes umgewandelt, und der Dampf, der sich ausdehnt, verrichtet Arbeit und schlägt den Stopfen aus. So wird die innere Energie des Dampfes in die kinetische Energie des Stopfens umgewandelt.

Wenn das Reagenzglas durch einen starken Metallzylinder ersetzt wird und der Stopfen durch einen Kolben ersetzt wird, der eng an den Zylinderwänden anliegt und sich frei entlang dieser bewegen kann, erhält man eine einfache Wärmekraftmaschine.

Wärmekraftmaschinen sind Maschinen, bei denen die innere Energie des Brennstoffs in mechanische Energie umgewandelt wird.

Die Geschichte der Wärmekraftmaschinen reicht bis in die ferne Vergangenheit zurück, sagt man, vor mehr als zweitausend Jahren, im 3. Jahrhundert v. Chr., baute der große griechische Mechaniker und Mathematiker Archimedes eine Kanone, die mit Dampf feuerte. Eine Zeichnung der Archimedes-Kanone und ihre Beschreibung wurden 18 Jahrhunderte später in den Manuskripten des großen italienischen Wissenschaftlers, Ingenieurs und Künstlers Leonardo da Vinci gefunden.

Wie hat diese Kanone geschossen? Ein Ende des Fasses war über dem Feuer sehr heiß. Dann wurde Wasser in den beheizten Teil des Fasses gegossen. Das Wasser verdampfte sofort und verwandelte sich in Dampf. Der sich ausdehnende Dampf schleuderte den Kern mit Wucht und Donner heraus. Interessant für uns dabei ist, dass der Lauf der Waffe ein Zylinder war, an dem der Kern wie ein Kolben entlang glitt.

Ungefähr drei Jahrhunderte später lebte und arbeitete in Alexandria, einer kulturellen und wohlhabenden Stadt an der afrikanischen Mittelmeerküste, der herausragende Wissenschaftler Heron, den Historiker Heron von Alexandria nennen. Geron hinterließ mehrere uns überlieferte Werke, in denen er verschiedene damals bekannte Maschinen, Geräte, Mechanismen beschrieb.

In den Schriften von Heron gibt es eine Beschreibung eines interessanten Geräts, das heute als Reiherball bezeichnet wird. Es ist eine hohle Eisenkugel, die so befestigt ist, dass sie sich um eine horizontale Achse drehen kann. Aus einem geschlossenen Kessel mit kochendem Wasser tritt Dampf durch ein Rohr in die Kugel ein, aus der Kugel platzt er durch die gebogenen Rohre, während die Kugel zu rotieren beginnt. Die innere Energie des Dampfes wird in mechanische Energie der Rotation der Kugel umgewandelt. Gerons Ball ist ein Prototyp moderner Düsentriebwerke.

Damals fand Herons Erfindung keine Anwendung und blieb nur Spaß. Fünfzehn Jahrhunderte sind vergangen. Zur Zeit der neuen Blütezeit von Wissenschaft und Technik, die nach dem Mittelalter kam, denkt Leonardo da Vinci über die Nutzung der inneren Energie des Dampfes nach. In seinen Manuskripten finden sich mehrere Zeichnungen, die einen Zylinder und einen Kolben darstellen. Unter dem Kolben im Zylinder befindet sich Wasser, und der Zylinder selbst wird erhitzt. Leonardo da Vinci ging davon aus, dass der beim Erhitzen des Wassers entstehende Dampf, der sich ausdehnt und an Volumen zunimmt, einen Ausweg suchen und den Kolben nach oben drücken würde. Während seiner Aufwärtsbewegung könnte der Kolben nützliche Arbeit verrichten.

Giovanni Branca, der die Jahrhunderte des großen Leonardo lebte, hatte eine etwas andere Vorstellung von einem Motor, der die Energie von Dampf nutzte. Es war ein Rad mit
Klingen trafen in der zweiten mit Kraft auf einen Dampfstrahl, wodurch sich das Rad zu drehen begann. Es war im Wesentlichen die erste Dampfturbine.

Im 17.-18. Jahrhundert arbeiteten die Engländer Thomas Severi (1650-1715) und Thomas Newcomen (1663-1729), der Franzose Denis Papen (1647-1714), der russische Wissenschaftler Ivan Ivanovich Polzunov (1728-1766) und andere daran die Erfindung des Dampfes.

Papen baute einen Zylinder, in dem sich ein Kolben frei auf und ab bewegte. Der Kolben war durch ein über den Block geworfenes Seil mit einer Last verbunden, die nach dem Kolben auch auf- und abstieg. Der Kolben könnte laut Papen mit jeder Maschine verbunden werden, zum Beispiel mit einer Wasserpumpe, die Wasser pumpt. Pocken wurden in den unteren liegenden Teil des Zylinders gegossen, der dann angezündet wurde. Die entstehenden Gase, die sich auszudehnen versuchten, drückten den Kolben nach oben. Danach wurde von außen Diodenwasser über Zylinder und Kolben gegossen. Die Gase im Zylinder wurden gekühlt und ihr Druck auf den Kolben nahm ab. Der Kolben senkte sich unter dem Einfluss seines Eigengewichts und des äußeren Atmosphärendrucks nach unten, während er die Last anhob. Der Motor verrichtete nützliche Arbeit. Für praktische Zwecke war es nutzlos: Der technologische Arbeitszyklus war zu kompliziert (Schießpulver einfüllen und entzünden, Wasser darübergießen, und dies während des gesamten Betriebs des Motors!). Darüber hinaus war die Verwendung eines solchen Motors alles andere als sicher.

Allerdings kann man im ersten Pahlen-Auto die Eigenschaften eines modernen Verbrennungsmotors nicht übersehen.

In seinem neuen Motor verwendete Papen Wasser anstelle von Schießpulver. Es wurde in den Zylinder unter dem Kolben gegossen und der Zylinder selbst wurde von unten erhitzt. Der entstehende Dampf hob den Kolben an. Dann wurde der Zylinder abgekühlt und der Dampf darin kondensiert - wieder in Wasser umgewandelt. Der Kolben fiel wie bei einem Pulvermotor unter dem Einfluss seines Gewichts und des atmosphärischen Drucks nach unten. Dieser Motor funktionierte besser als ein Pulvermotor, war aber auch für den ernsthaften praktischen Einsatz von geringem Nutzen: Es war notwendig, Feuer zuzuführen und zu entfernen, gekühltes Wasser zu liefern, zu warten, bis der Dampf kondensiert ist, das Wasser abzustellen usw.

All diese Nachteile waren darauf zurückzuführen, dass die für den Betrieb des Motors notwendige Dampfaufbereitung im Zylinder selbst stattfand. Was aber, wenn in den Zylinder gebrauchsfertiger Dampf eingelassen wird, der beispielsweise in einem separaten Kessel gewonnen wird? Dann würde es ausreichen, abwechselnd Dampf und dann gekühltes Wasser in den Zylinder einzulassen, und der Motor würde mit höherer Drehzahl und weniger Kraftstoffverbrauch arbeiten.

Ein Zeitgenosse von Denis Palen, der Engländer Thomas Severi, der eine Dampfpumpe baute, um Wasser aus dem Bergwerk zu pumpen, vermutete dies. In seiner Maschine wurde außerhalb des Zylinders Dampf zubereitet - im Kessel.

Nach Severi entwarf der englische Schmied Thomas Newcomen die Dampfmaschine (ebenfalls zum Pumpen von Wasser aus der Mine angepasst). Vieles von dem, was er vor ihm erfunden hatte, nutzte er geschickt. Newcomen nahm einen Zylinder mit einem Papen-Kolben, erhielt aber Dampf, um den Kolben wie Severi in einem separaten Kessel anzuheben.

Die Newcomen-Maschine arbeitete wie alle ihre Vorgänger intermittierend - zwischen zwei Arbeitshüben des Kolbens gab es eine Pause. Es war so hoch wie ein vier- bis fünfstöckiges Gebäude und daher außergewöhnlich<прожорлива>: Fünfzig Pferde hatten kaum Zeit, ihr Treibstoff zu liefern. Das Servicepersonal bestand aus zwei Personen: Der Feuerwehrmann warf ständig Kohle in<ненасытную пасть>Öfen, und der Mechaniker bediente die Hähne, die Dampf und kaltes Wasser in den Zylinder ließen.

Es dauerte weitere 50 Jahre, bis die universelle Dampfmaschine gebaut wurde. Dies geschah in Russland, in einem seiner abgelegenen Außenbezirke - Altai, wo zu dieser Zeit ein brillanter russischer Erfinder, der Sohn eines Soldaten Ivan Polzunov, arbeitete.

Polzunov baute seine<огнедействующую машину>in einer der Barnaul-Fabriken. Diese Erfindung war sein Lebenswerk und hat ihn sozusagen das Leben gekostet.Im April 1763 beendet Polzunov die Berechnungen und reicht das Projekt zur Begutachtung ein. Im Gegensatz zu den Dampfpumpen Severi und Newcomen, die Polzunov kannte und deren Mängel er klar verstand, handelte es sich hier um ein Projekt einer universellen, kontinuierlich arbeitenden Maschine. Die Maschine wurde für das Einblasen von Luft in einen Schmelzofen mit Faltenbälgen entwickelt. Sein Hauptmerkmal war, dass die Arbeitswelle kontinuierlich schaukelte, ohne Leerlaufpausen. Dies wurde dadurch erreicht, dass Polzunov statt eines Zylinders, wie es bei Newcomens Maschine der Fall war, zwei abwechselnd arbeitende Zylinder vorsah. Während in einem Zylinder der Kolben unter Dampfeinwirkung aufstieg, kondensierte Dampf im anderen, und der Kolben ging nach unten. Beide Kolben waren durch eine Arbeitswelle verbunden, die sie abwechselnd in die eine oder andere Richtung drehten. Der Arbeitshub der Maschine erfolgte nicht wie bei Newcomen durch atmosphärischen Druck, sondern durch Dampfarbeit in den Zylindern.

Im Frühjahr 1766 testeten Polzunovs Studenten eine Woche nach seinem Tod (er starb im Alter von 38 Jahren) das Auto. Sie arbeitete 43 Tage lang und setzte die Bälge von drei Schmelzöfen in Gang. Dann begann der Kessel undicht zu werden; das Leder, das die Kolben bedeckte (um den Spalt zwischen der Zylinderwand und dem Kolben zu verringern) war abgenutzt und das Auto blieb für immer stehen. Niemand sonst hat es getan.

Der Schöpfer einer weiteren universellen Dampfmaschine, die sich verbreitete, war der englische Mechaniker James Watt (1736-1819). Er arbeitete an der Verbesserung von Newcomens Maschine und baute 1784 einen Motor, der für jeden Bedarf geeignet war. Watts Erfindung wurde mit einem Knall aufgenommen. In den am weitesten entwickelten Ländern Europas wird die Handarbeit in Fabriken und Werken zunehmend durch Maschinenarbeit ersetzt. Der Universalmotor wurde für die Produktion notwendig und wurde geschaffen.

Der Watt-Motor verwendet den sogenannten Kurbeltrieb, der die Hin- und Herbewegung des Kolbens in
Drehbewegung des Rades.

Später wurde es erfunden<двойное действие>Maschinen: Den Dampf abwechselnd unter den Kolben, dann auf den Kolben leiten, machte Watt seine beiden Hübe (auf und ab) in Arbeitstakte. Das Auto ist stärker geworden. Der Dampf im oberen und unteren Teil des Zylinders wurde durch einen speziellen Dampfverteilungsmechanismus geleitet, der später verbessert und benannt wurde<золотником>.

Dann kam Watt zu dem Schluss, dass es überhaupt nicht notwendig ist, den Zylinder während der gesamten Kolbenbewegung mit Dampf zu versorgen. Es reicht aus, eine gewisse Menge Dampf in den Zylinder einzulassen und dem Kolben eine Bewegung zu verleihen, und dieser Dampf beginnt sich auszudehnen und den Kolben in die äußerste Position zu bewegen. Dadurch wurde das Auto sparsamer: Es wurde weniger Dampf benötigt, weniger Kraftstoff verbraucht.

Heute ist eine der gebräuchlichsten Wärmekraftmaschinen der Verbrennungsmotor (ICE). Es wird auf Autos, Schiffen, Traktoren, Motorbooten usw. installiert, es gibt Hunderte Millionen solcher Motoren auf der ganzen Welt.

Für die Bewertung einer Wärmekraftmaschine ist es wichtig zu wissen, wie viel von der vom Brennstoff freigesetzten Energie sie in Nutzarbeit umwandelt. Je mehr dieser Teil der Energie, desto sparsamer der Motor.

Um die Effizienz zu charakterisieren, wird der Begriff der Effizienz eingeführt.

Der Wirkungsgrad einer Wärmekraftmaschine ist das Verhältnis des Teils der Energie, der in die Nutzarbeit des Motors eingeflossen ist, zu der gesamten bei der Verbrennung des Kraftstoffs freigesetzten Energie.

Der erste Dieselmotor (1897) hatte einen Wirkungsgrad von 22%. Dampfmaschine Watt (1768) - 3-4%, moderner stationärer Diesel hat einen Wirkungsgrad von 34-44%.

2. GESCHICHTE DES AUTOMOBILS IN RUSSLAND

Der Automobilverkehr in Russland bedient alle Sektoren der Volkswirtschaft und nimmt einen der führenden Plätze im einheitlichen Verkehrssystem des Landes ein. Der Anteil des Straßenverkehrs macht über 80 % des Güterverkehrs aller Verkehrsträger zusammen und über 70 % des Personenverkehrs aus.

Der Automobilverkehr entstand als Ergebnis der Entwicklung eines neuen Wirtschaftszweigs - der Automobilindustrie, die derzeit eines der Hauptglieder des heimischen Maschinenbaus ist.

Der Beginn der Entwicklung des Autos wurde vor mehr als zweihundert Jahren gelegt (der Name "Auto" kommt vom griechischen Wort autos - "self" und dem lateinischen mobilis - "mobile"), als sie begannen, "self- angetriebene" Karren. Sie erschienen zuerst in Russland. Im Jahr 1752 schuf ein russischer Autodidakt, ein Bauer L. Shamshurenkov, einen für seine Zeit vollkommenen "selbstlaufenden Wagen", der durch die Kraft zweier Personen in Bewegung gesetzt wurde. Später schuf der russische Erfinder IP Kulibin einen "Rollerwagen" mit Tretantrieb. Mit dem Aufkommen der Dampfmaschine schritt die Entwicklung von selbstfahrenden Karren schnell voran. 1869-1870. J. Cugno in Frankreich und einige Jahre später in England wurden Dampfwagen gebaut. Die weit verbreitete Verwendung des Automobils als Fahrzeug beginnt mit dem Aufkommen des schnellaufenden Verbrennungsmotors. 1885 baute G. Daimler (Deutschland) ein Motorrad mit Benzinmotor und 1886 K. Benz - eine dreirädrige Kutsche. Etwa zur gleichen Zeit entstehen in industriell entwickelten Ländern (Frankreich, Großbritannien, USA) Autos mit Verbrennungsmotor.

Ende des 19. Jahrhunderts entstand in einer Reihe von Ländern die Automobilindustrie. Im zaristischen Russland wurde immer wieder versucht, einen eigenen Maschinenbau zu organisieren. 1908 wurde die Produktion von Autos in den Russisch-Ostseeischen Kutschenwerken in Riga organisiert. Sechs Jahre lang wurden hier Autos produziert, die hauptsächlich aus importierten Teilen zusammengesetzt wurden. Insgesamt baute das Werk 451 Pkw und eine kleine Anzahl Lkw. Im Jahr 1913 umfasste der Parkplatz in Russland etwa 9000 Autos, von denen die meisten im Ausland hergestellt wurden.

Nach der Großen Sozialistischen Oktoberrevolution musste die heimische Automobilindustrie praktisch neu geschaffen werden. Der Beginn der Entwicklung der russischen Automobilindustrie geht auf das Jahr 1924 zurück, als im AMO-Werk in Moskau die ersten AMO-F-15-Lkw gebaut wurden.

Im Zeitraum 1931-1941. Es entsteht eine Groß- und Massenproduktion von Autos. 1931 begann das AMO-Werk mit der Massenproduktion von Lastkraftwagen. 1932 wurde das GAZ-Werk in Betrieb genommen.

1940 begann das Moskauer Kleinwagenwerk mit der Produktion von Kleinwagen. Wenig später entstand das Ural Automobilwerk. In den Jahren der Nachkriegs-Fünfjahrespläne wurden die Automobilwerke Kutaissi, Krementschug, Uljanowsk und Minsk in Betrieb genommen. Seit Ende der 60er Jahre ist die Entwicklung der Automobilindustrie von einem besonders rasanten Tempo geprägt. 1971 wurde das nach V.I. 50. Jahrestag der UdSSR.

Wie oben erwähnt, wird die Wärmeausdehnung in einem Verbrennungsmotor verwendet. Aber wie es angewendet wird und welche Funktion es erfüllt, betrachten wir am Beispiel des Betriebs einer Kolben-Brennkraftmaschine. Ein Motor ist eine Energie-Kraft-Maschine, die jede Energie in mechanische Arbeit umwandelt. Motoren, bei denen durch die Umwandlung von thermischer Energie mechanische Arbeit geleistet wird, werden als Thermomotoren bezeichnet. Thermische Energie wird durch Verbrennen jeglicher Art von Brennstoff gewonnen. Eine Wärmekraftmaschine, bei der ein Teil der chemischen Energie des im Arbeitsraum verbrannten Kraftstoffs in mechanische Energie umgewandelt wird, wird als Kolben-Brennkraftmaschine bezeichnet. (Sowjetisches enzyklopädisches Wörterbuch)

Wie bereits erwähnt, sind Verbrennungsmotoren, bei denen der Prozess der Kraftstoffverbrennung unter Freisetzung von Wärme und deren Umwandlung in mechanische Arbeit direkt in den Zylindern stattfindet, als Kraftwerke für Autos am weitesten verbreitet. In den meisten modernen Autos sind jedoch Verbrennungsmotoren eingebaut, die nach verschiedenen Kriterien klassifiziert werden: Nach der Methode der Gemischbildung - Motoren mit externer Gemischbildung, bei denen das brennbare Gemisch außerhalb der Zylinder (Vergaser und Gas) aufbereitet wird, und Motoren mit innerer Gemischbildung (das Arbeitsgemisch wird in den Zylindern gebildet) -Diesel; Durch die Ausführung des Arbeitszyklus - Viertakt und Zweitakt; Je nach Anzahl der Zylinder - Einzylinder, Zweizylinder und Mehrzylinder; Je nach Anordnung der Zylinder - Motoren mit vertikaler oder geneigter Zylinderanordnung in einer Reihe, V-förmig mit einer Zylinderanordnung in einem Winkel (bei einer Zylinderanordnung in einem Winkel von 180 wird der Motor als Motor bezeichnet) mit gegenüberliegenden Zylindern oder gegenüberliegend); Nach Kühlmethode - für Motoren mit Flüssigkeits- oder Luftkühlung; Nach der Art des verwendeten Kraftstoffs - Benzin, Diesel, Gas und Multi-Fuel; Nach dem Verdichtungsverhältnis. Je nach Kompressionsgrad unterscheidet man zwischen

Motoren mit hoher (E = 12 ... 18) und niedriger (E = 4 ... 9) Kompression; Durch das Befüllen des Zylinders mit frischer Ladung: a) Saugmotoren, bei denen Luft oder ein brennbares Gemisch aufgrund des Unterdrucks im Zylinder während des Saughubs des Kolbens eingespritzt wird;) aufgeladene Motoren, bei denen Luft oder a brennbares Gemisch wird unter Druck, der vom Kompressor erzeugt wird, in den Arbeitszylinder eingespritzt, um die Ladung zu erhöhen und eine erhöhte Motorleistung zu erzielen; Nach der Rotationsfrequenz: langsam, schnell, schnell; Zweckmäßig werden stationäre Motoren, Autotraktoren, Schiffe, Diesel, Luftfahrt usw.

Hubkolben-Verbrennungsmotoren bestehen aus Mechanismen und Systemen, die ihre zugewiesenen Funktionen ausführen und miteinander interagieren. Die Hauptteile eines solchen Motors sind der Kurbeltrieb und der Gasverteilungsmechanismus sowie die Stromversorgungs-, Kühl-, Zünd- und Schmiersysteme.

Der Kurbeltrieb wandelt die geradlinige Hin- und Herbewegung des Kolbens in eine Drehbewegung der Kurbelwelle um.

Der Gasverteilungsmechanismus gewährleistet die rechtzeitige Aufnahme des brennbaren Gemischs in den Zylinder und die Entfernung von Verbrennungsprodukten daraus.

Das Antriebssystem ist für die Aufbereitung und Zufuhr eines brennbaren Gemisches in den Zylinder sowie für die Abfuhr von Verbrennungsprodukten ausgelegt.

Das Schmiersystem dient der Ölversorgung der zusammenwirkenden Teile, um die Reibungskraft zu reduzieren und teilweise zu kühlen, gleichzeitig führt die Ölzirkulation zum Abwaschen von Kohleablagerungen und zum Abtransport von Verschleißprodukten.

Das Kühlsystem hält eine normale Betriebstemperatur des Motors aufrecht und sorgt für die Wärmeabfuhr von den Teilen der Zylinder der Kolbengruppe und des Ventilmechanismus, die während der Verbrennung des Arbeitsgemisches sehr heiß sind.

Die Zündanlage ist dafür ausgelegt, das Arbeitsgemisch im Motorzylinder zu zünden.

Ein Viertakt-Kolbenmotor besteht also aus einem Zylinder und einem Kurbelgehäuse, das von unten durch einen Sumpf verschlossen ist. Im Inneren des Zylinders bewegt sich ein Kolben mit Kompressionsringen (Dichtungsringen) in Form eines Glases mit einem Boden im oberen Teil. Der Kolben ist über einen Kolbenbolzen und eine Pleuelstange mit der Kurbelwelle verbunden, die sich in den im Kurbelgehäuse befindlichen Hauptlagern dreht. Die Kurbelwelle besteht aus Hauptzapfen, Wangen und Pleuelzapfen. Zylinder, Kolben, Pleuel und Kurbelwelle bilden den sogenannten Kurbeltrieb. Von oben ist der Zylinder mit einem Kopf mit Ventilen bedeckt, deren Öffnen und Schließen streng auf die Drehung der Kurbelwelle und damit auf die Bewegung des Kolbens abgestimmt ist.

Die Bewegung des Kolbens ist auf zwei Extrempositionen begrenzt, bei denen seine Geschwindigkeit Null ist. Die äußerste obere Position des Kolbens wird als oberer Totpunkt (TDC) bezeichnet, seine äußerste untere Position als unterer Totpunkt (UT).

Die ununterbrochene Bewegung des Kolbens durch den Totpunkt wird durch ein Schwungrad in Form einer Scheibe mit einem massiven Rand gewährleistet. Die Strecke, die der Kolben vom OT zum UT zurücklegt, wird als Kolbenhub S bezeichnet und entspricht dem doppelten Radius R der Kurbel: S = 2R.

Der Raum über dem Kolbenboden bei OT wird Brennraum genannt; sein Volumen wird mit Vc bezeichnet; der Raum des Zylinders zwischen zwei Totpunkten (UT und OT) wird als Arbeitsvolumen bezeichnet und mit Vh bezeichnet. Die Summe des Brennraumvolumens Vc und des Arbeitsvolumens Vh ergibt das Gesamtvolumen des Zylinders Va: Va = Vc + Vh. Das Arbeitsvolumen des Zylinders (es wird in Kubikzentimetern oder Metern gemessen): Vh = pD ^ 3 * S / 4, wobei D der Zylinderdurchmesser ist. Die Summe aller Arbeitsvolumina der Zylinder eines Mehrzylindermotors wird als Arbeitsvolumen des Motors bezeichnet, sie wird durch die Formel bestimmt: Vр = (pD ^ 2 * S) / 4 * i, wobei i das ist Anzahl der Zylinder. Das Verhältnis des Gesamtvolumens des Zylinders Va zum Volumen der Brennkammer Vc wird als Verdichtungsverhältnis bezeichnet: E = (Vc + Vh) Vc = Va / Vc = Vh / Vc + 1. Das Verdichtungsverhältnis ist ein wichtiger Parameter bei Verbrennungsmotoren, weil wirkt sich stark auf seine Effizienz und Leistung aus.

Die Wirkung einer Kolben-Brennkraftmaschine beruht auf der Nutzung der Wärmeausdehnungsarbeit erhitzter Gase während der Bewegung des Kolbens vom OT zum UT. Die Erwärmung der Gase in der OT-Position wird durch die Verbrennung von mit Luft vermischtem Kraftstoff im Zylinder erreicht. Dies erhöht die Temperatur der Gase und den Druck. Da der Druck unter dem Kolben dem Atmosphärendruck entspricht und im Zylinder viel höher ist, bewegt sich der Kolben unter dem Einfluss der Druckdifferenz nach unten, während sich die Gase ausdehnen und nützliche Arbeit leisten. Hier macht sich die Wärmeausdehnung von Gasen bemerkbar und hier liegt ihre technologische Funktion: der Druck auf den Kolben. Damit der Motor ständig mechanische Energie erzeugen kann, muss der Zylinder periodisch mit neuen Luftportionen durch das Einlassventil und Kraftstoff durch die Düse befüllt werden, oder es muss ein Gemisch aus Luft und Kraftstoff durch das Einlassventil zugeführt werden. Die Verbrennungsprodukte werden nach ihrer Expansion durch das Einlassventil aus dem Zylinder entfernt. Diese Aufgaben übernehmen der Gasverteilungsmechanismus, der das Öffnen und Schließen von Ventilen steuert, und das Kraftstoffversorgungssystem.

Der Arbeitszyklus eines Motors ist eine sich periodisch wiederholende Reihe aufeinanderfolgender Prozesse, die in jedem Zylinder des Motors auftreten und die Umwandlung von thermischer Energie in mechanische Arbeit bewirken. Wird der Arbeitszyklus in zwei Kolbenhüben abgeschlossen, d.h. für eine Kurbelwellenumdrehung wird ein solcher Motor als Zweitaktmotor bezeichnet.

Kraftfahrzeugmotoren arbeiten typischerweise in einem Viertaktzyklus, der zwei Kurbelwellenumdrehungen oder vier Kolbenhübe benötigt und aus Einlass-, Kompressions-, Expansions- (Hub) und Auslasshüben besteht.

Bei einem Vergaser-Viertakt-Einzylindermotor ist der Arbeitszyklus wie folgt:

1. Einlasshub Während die Motorkurbelwelle die erste halbe Umdrehung macht, bewegt sich der Kolben vom OT zum UT, das Einlassventil ist geöffnet, das Auslassventil ist geschlossen. Im Zylinder entsteht ein Unterdruck von 0,07 - 0,095 MPa, wodurch eine frische Ladung des brennbaren Gemisches, bestehend aus Benzindämpfen und Luft, über die Ansauggasleitung in den Zylinder gesaugt wird und sich mit dem Restabgas vermischt Gase, bildet ein Arbeitsgemisch.

2. Kompressionszyklus. Nach dem Befüllen des Zylinders mit einem brennbaren Gemisch bei weiterer Drehung der Kurbelwelle (zweite halbe Umdrehung) bewegt sich der Kolben bei geschlossenen Ventilen von UT auf OT. Mit abnehmendem Volumen steigen Temperatur und Druck des Arbeitsgemisches.

3. Expansionshub oder Arbeitshub. Am Ende des Verdichtungstaktes entzündet sich das Arbeitsgemisch durch einen elektrischen Funken und verbrennt schnell, wodurch die Temperatur und der Druck der gebildeten Gase stark ansteigen, der Kolben bewegt sich vom OT zum UT Drehung der Kurbelwelle. Beim Expandieren leisten die Gase Nutzarbeit, daher wird der Kolbenhub bei der dritten halben Kurbelwellenumdrehung als Arbeitshub bezeichnet. Am Ende des Arbeitshubs des Kolbens, wenn er nahe dem UT ist, öffnet sich das Auslassventil, der Druck im Zylinder sinkt auf 0,3 – 0,75 MPa und die Temperatur sinkt auf 950 – 1200 °C. 4. Auslasstakt. Bei der vierten halben Kurbelwellenumdrehung bewegt sich der Kolben von UT auf OT. In diesem Fall ist das Auslassventil geöffnet und die Verbrennungsprodukte werden durch die Abgasleitung aus dem Zylinder in die Atmosphäre gedrückt.

Bei einem Viertaktmotor sind die Arbeitsabläufe wie folgt:

1. Ansaughub. Wenn sich der Kolben aufgrund des resultierenden Unterdrucks des Luftfilters vom OT zum UT bewegt, tritt atmosphärische Luft durch das offene Einlassventil in den Zylinderhohlraum ein. Der Luftdruck im Zylinder beträgt 0,08 - 0,095 MPa und die Temperatur beträgt 40 - 60 °C.

2. Kompressionszyklus. Der Kolben bewegt sich vom UT zum OT; die Einlass- und Auslassventile sind geschlossen, wodurch der nach oben bewegte Kolben die einströmende Luft komprimiert. Um den Kraftstoff zu entzünden, muss die Temperatur der Druckluft höher sein als die Selbstzündungstemperatur des Kraftstoffs. Während des Kolbenhubs bis zum OT wird von der Kraftstoffpumpe geförderter Dieselkraftstoff durch den Injektor eingespritzt.

3. Expansionshub oder Arbeitshub. Der am Ende des Verdichtungstaktes eingespritzte Kraftstoff mischt sich mit der erwärmten Luft, entzündet sich und der Verbrennungsprozess beginnt, gekennzeichnet durch einen schnellen Temperatur- und Druckanstieg. Außerdem ist das Maximum

der Gasdruck erreicht 6 - 9 MPa und die Temperatur beträgt 1800 - 2000 C. Unter der Wirkung des Gasdrucks bewegt sich der Kolben 2 vom OT zum UT - ein Arbeitshub erfolgt. Am UT sinkt der Druck auf 0,3 - 0,5 MPa und die Temperatur sinkt auf 700 - 900 C.

4. Freigabezyklus. Der Kolben bewegt sich vom UT zum OT und durch das geöffnete Auslassventil 6 werden die Abgase aus dem Zylinder gedrückt. Der Gasdruck sinkt auf 0,11 - 0,12 MPa und die Temperatur sinkt auf 500 - 700°C. Nach dem Ende des Ausstoßtaktes wird bei weiterer Drehung der Kurbelwelle der Arbeitszyklus in der gleichen Reihenfolge wiederholt. Zur Verallgemeinerung werden Diagramme des Betriebszyklus von Vergasermotoren und Dieselmotoren gezeigt.

Zweitaktmotoren unterscheiden sich von Viertaktmotoren dadurch, dass ihre Zylinder zu Beginn des Kompressionstakts mit einem brennbaren Gemisch oder Luft gefüllt sind und die Zylinder am Ende des Expansionstakts, d.h. die Aus- und Ansaugvorgänge erfolgen ohne unabhängige Kolbenhübe. Allgemeines Verfahren für alle Arten von Push-Pull

Motoren - Blowdown, d.h. der Prozess des Entfernens von Abgasen aus dem Zylinder unter Verwendung eines Stroms eines brennbaren Gemischs oder Luft. Daher verfügt dieser Motortyp über einen Kompressor (Abschlämmpumpe). Betrachten Sie den Betrieb eines Zweitakt-Vergasermotors mit Kurbelkammerblasen. Dieser Motortyp hat keine Ventile, ihre Rolle spielt ein Kolben, der während seiner Bewegung die Einlass-, Auslass- und Spülöffnungen verschließt. Durch diese Fenster kommuniziert der Zylinder zu bestimmten Zeiten mit den Einlass- und Auslassrohren und dem Kurbelgehäuse (Kurbelgehäuse), das keine direkte Verbindung mit der Atmosphäre hat. Der Zylinder im Mittelteil hat drei Anschlüsse: Einlass, Auslass 6 und Spülung, die über ein Ventil mit einer Kurbelkammer des Motors verbunden ist.

Der Arbeitszyklus im Motor erfolgt in zwei Takten:

1. Kompressionszyklus. Der Kolben bewegt sich vom UT zum OT und blockiert zuerst den Spül- und dann den Auslassanschluss 6. Nachdem der Kolben die Auslassöffnung im Zylinder verschließt, beginnt die Kompression des zuvor zugeführten brennbaren Gemisches. Gleichzeitig wird aufgrund seiner Dichtheit in der Kurbelkammer ein Unterdruck erzeugt, unter dessen Wirkung ein brennbares Gemisch aus dem Vergaser durch das geöffnete Einlassfenster in die Kurbelkammer gelangt.

2. Der Hub des Arbeitshubs. Wenn sich der Kolben nahe dem OT befindet, wird das komprimierte Arbeitsgemisch durch einen elektrischen Funken einer Kerze gezündet, wodurch Temperatur und Druck der Gase stark ansteigen. Unter der Einwirkung der thermischen Ausdehnung von Gasen bewegt sich der Kolben zum UT, während die sich ausdehnenden Gase nützliche Arbeit leisten. Gleichzeitig verschließt der sinkende Kolben den Ansaugkanal und verdichtet das Kraftstoffgemisch im Kurbelgehäuse.

Wenn der Kolben die Auslassöffnung erreicht, öffnet er und das Abgas wird in die Atmosphäre abgegeben, der Druck im Zylinder sinkt. Bei weiterer Bewegung öffnet der Kolben das Spülfenster und das in der Kurbelkammer komprimierte brennbare Gemisch strömt durch den Kanal, füllt den Zylinder und reinigt ihn von den restlichen Abgasen.

Der Arbeitszyklus eines Zweitakt-Dieselmotors unterscheidet sich vom Arbeitszyklus eines Zweitakt-Vergasermotors dadurch, dass der Dieselmotor Luft in den Zylinder bekommt, kein brennbares Gemisch, und am Ende des Verdichtungsprozesses fein zerstäubten Kraftstoff wird injiziert.

Die Leistung eines Zweitaktmotors bei gleicher Zylindergröße und Wellendrehzahl ist aufgrund der höheren Schaltspielzahl theoretisch doppelt so groß wie bei einem Viertaktmotor. Eine unvollständige Ausnutzung des Kolbenhubs zur Expansion, eine schlechtere Befreiung des Zylinders von Restgasen und die Kosten eines Teils der erzeugten Leistung zum Antrieb des Spülkompressors führen jedoch praktisch nur zu einer Leistungssteigerung um 60 ... 70 %.

Der Arbeitszyklus eines Viertaktmotors besteht aus fünf Prozessen: Einlass, Kompression, Verbrennung, Expansion und Auslass, die in vier Takten oder in zwei Umdrehungen der Kurbelwelle ausgeführt werden.

Eine grafische Darstellung des Gasdrucks bei einer Volumenänderung im Motorzylinder während der Durchführung jedes der vier Zyklen wird durch ein Indikatorendiagramm gegeben. Es kann auf der Grundlage von thermischen Berechnungsdaten gebaut oder bei laufendem Motor mit einem speziellen Gerät - einem Indikator - entnommen werden.

Aufnahmeprozess. Das Ansaugen des brennbaren Gemisches erfolgt, nachdem die Abgase des vorherigen Zyklus aus den Zylindern ausgestoßen wurden. Das Einlassventil öffnet mit einem gewissen Vorlauf vor dem OT, um einen größeren Durchflussquerschnitt am Ventil zu erhalten, wenn der Kolben den OT erreicht. Die Aufnahme des brennbaren Gemisches erfolgt in zwei Perioden. In der ersten Periode tritt das Gemisch ein, wenn sich der Kolben aufgrund des im Zylinder erzeugten Unterdrucks vom OT zum UT bewegt. In der zweiten Periode erfolgt die Aufnahme des Gemischs, wenn sich der Kolben für eine bestimmte Zeit vom UT zum OT bewegt, was einer Kurbelwellendrehung von 40-70 aufgrund der Druckdifferenz und der Geschwindigkeitshöhe des Gemischs entspricht. Das Ansaugen des brennbaren Gemisches endet mit dem Schließen des Einlassventils.Das in den Zylinder eintretende brennbare Gemisch vermischt sich mit den Restgasenaus dem vorherigen Zyklus und bildet ein brennbares Gemisch. Der Gemischdruck im Zylinder beim Ansaugvorgang beträgt 70 - 90 kPa und ist abhängig von den hydraulischen Verlusten im Ansaugtrakt des Motors. Die Temperatur des Gemisches am Ende des Ansaugvorgangs steigt auf 340 - 350 K durch Kontakt mit erhitzten Motorteilen und Vermischung mit

Restgase mit einer Temperatur von 900 - 1000 K.

Kompressionsverfahren. Die Kompression des Arbeitsgemisches im Motorzylinder erfolgt, wenn die Ventile geschlossen sind und sich der Kolben bewegt. Der Kompressionsvorgang findet unter Wärmeaustausch zwischen dem Arbeitsgemisch und den Wänden (Zylinder, Kolbenboden und -kopf) statt. Zu Beginn der Verdichtung ist die Temperatur des Arbeitsgemisches niedriger als die Wandtemperatur, so dass Wärme von den Wänden auf das Gemisch übertragen wird. Mit fortschreitender Kompression steigt die Temperatur der Mischung und wird höher als die Wandtemperatur, so dass die Wärme von der Mischung auf die Wände übertragen wird. Somit erfolgt der Kompressionsprozess entlang des Polytrops, dessen durchschnittlicher Index n = 1,33 ... 1,38 beträgt. Der Kompressionsvorgang endet im Moment der Zündung des Arbeitsgemisches. Der Druck des Arbeitsgemisches im Zylinder am Ende der Verdichtung beträgt 0,8 - 1,5 MPa und die Temperatur beträgt 600 - 750 K.

Verbrennungsprozess. Die Verbrennung des Arbeitsgemisches beginnt, bevor der Kolben den OT erreicht, d.h. wenn das komprimierte Gemisch durch einen elektrischen Funken gezündet wird. Nach der Zündung breitet sich die Flammenfront einer brennenden Kerze aus der Kerze mit einer Geschwindigkeit von 40-50 m / s über das gesamte Volumen der Brennkammer aus. Trotz einer so hohen Verbrennungsrate hat das Gemisch Zeit zu verbrennen, während die Kurbelwelle 30-35 dreht.Wenn das Arbeitsgemisch verbrennt, wird eine große Wärmemenge in dem Abschnitt entsprechend 10-15 vor OT und 15- 20 nach UT, wodurch der Druck und die Temperatur der in der Flasche gebildeten Gase rapide ansteigen. Am Ende der Verbrennung erreicht der Gasdruck 3 - 5 MPa und die Temperatur beträgt 2500 - 2800 K.

Expansionsprozess. Die thermische Ausdehnung von Gasen im Motorzylinder tritt nach dem Ende des Verbrennungsprozesses auf, wenn sich der Kolben zum UT bewegt. Gase, die sich ausdehnen, leisten nützliche Arbeit. Der Prozess der Wärmeausdehnung findet unter intensivem Wärmeaustausch zwischen Gasen und Wänden (Zylinder, Kolbenboden und Boden) statt. Zu Beginn der Expansion brennt das Arbeitsgemisch aus, wodurch die entstehenden Gase Wärme aufnehmen. Während des gesamten Wärmeausdehnungsprozesses geben Gase Wärme an die Wände ab. Die Temperatur der Gase beim Expansionsprozess nimmt ab, daher ändert sich die Temperaturdifferenz zwischen den Gasen und den Wänden. Der thermische Expansionsprozess, der mit dem Öffnen des Auslassventils endet. Der Prozess der thermischen Ausdehnung findet entlang des Polytras statt, dessen durchschnittlicher Index n2 = 1,23 ... 1,31 beträgt. Der Gasdruck im Zylinder am Ende der Expansion beträgt 0,35 - 0,5 MPa und die Temperatur beträgt 1200 - 1500 K.

Freigabeprozess. Der Abgasausstoß beginnt mit dem Öffnen des Auslassventils, d.h. 40 - 60 bevor der Kolben am UT ankommt. Die Freisetzung von Gasen aus der Flasche erfolgt in zwei Perioden. In der ersten Periode tritt die Freisetzung von Gasen auf, wenn sich der Kolben zum UT bewegt, da der Gasdruck im Zylinder viel höher als der Atmosphärendruck ist. Während dieser Zeit werden etwa 60 % der Abgase mit einer Geschwindigkeit von 500 - 600 m / s aus dem Zylinder entfernt. In der zweiten Periode erfolgt die Freisetzung von Gasen, wenn sich der Kolben aufgrund der Schubwirkung des Kolbens und der Trägheit der sich bewegenden Gase vom BDC zum Schließen des Auslassventils bewegt. Die Freisetzung der Abgase endet im Moment des Schließens des Auslassventils, das heißt 10 - 20 nachdem der Kolben den OT erreicht hat. Der Gasdruck im Zylinder während des Ausstoßvorgangs beträgt 0,11 - 0,12 MPa, die Gastemperatur am Ende des Abgasvorgangs beträgt 90 - 1100 K.

Das Arbeitsspiel eines Dieselmotors unterscheidet sich hinsichtlich der Bildung und Zündung des Arbeitsgemisches deutlich vom Arbeitsspiel eines Vergasermotors.

Aufnahmeprozess. Der Lufteinlass beginnt, wenn der Einlass geöffnet ist.

Ventil und endet, wenn es schließt. Der Luftansaugvorgang ist der gleiche wie beim Ansaugen des brennbaren Gemisches bei einem Vergasermotor Der Luftdruck im Zylinder während des Ansaugvorgangs beträgt 80 - 95 kPa und hängt von den hydraulischen Verlusten im Ansaugsystem des Motors ab. Durch den Kontakt mit erhitzten Motorteilen und die Vermischung mit Restgasen steigt die Lufttemperatur am Ende des Abgasprozesses auf 320 - 350 K.

Kompressionsverfahren. Die Verdichtung der Luft im Zylinder beginnt nach dem Schließen des Einlassventils und endet im Moment der Kraftstoffeinspritzung in den Brennraum. Der Luftdruck im Zylinder am Ende der Verdichtung beträgt 3,5 - 6 MPa und die Temperatur beträgt 820 - 980 K.

Verbrennungsprozess. Die Kraftstoffverbrennung beginnt in dem Moment, in dem der Kraftstoff dem Zylinder zugeführt wird, d.h. 15 - 30 vor der Ankunft des Kolbens am OT. In diesem Moment ist die Temperatur der Druckluft 150-200 C höher als die Selbstzündungstemperatur. der fein zerstäubt in den Zylinder eingetretene Kraftstoff zündet nicht sofort, sondern mit einer gewissen Zeitverzögerung (0,001 - 0,003 s), der sogenannten Zündverzögerungszeit. Während dieser Zeit erwärmt sich der Kraftstoff, vermischt sich mit Luft und verdampft, d.h. es entsteht ein Arbeitsgemisch. Der vorbereitete Brennstoff entzündet und brennt. Am Ende der Verbrennung erreicht der Gasdruck 5,5 - 11 MPa und die Temperatur erreicht 1800 - 2400 K.

Expansionsprozess. Die thermische Ausdehnung der Gase im Zylinder beginnt nach Beendigung des Verbrennungsprozesses und endet mit dem Schließen des Auslassventils. Zu Beginn der Expansion brennt der Brennstoff aus. Der Prozess der thermischen Expansion verläuft ähnlich wie der Prozess der thermischen Expansion von Gasen in einem Vergasermotor. Der Gasdruck im Zylinder am Ende der Expansion beträgt 0,3 - 0,5 MPa und die Temperatur beträgt 1000 - 1300 K.

Freigabeprozess. Der Abgasausstoß beginnt beim Öffnen des Auslassventils und endet beim Schließen des Auslassventils. Der Prozess des Ausstoßens von Abgasen erfolgt auf die gleiche Weise wie der Prozess des Ausstoßens von Abgasen bei einem Vergasermotor. Der Gasdruck im Zylinder während des Ausstoßvorgangs beträgt 0,11 - 0,12 MPa, die Gastemperatur am Ende des Abgasvorgangs beträgt 700 - 900 K.

Der Arbeitszyklus eines Zweitaktmotors dauert zwei Takte oder eine Umdrehung der Kurbelwelle. Betrachten Sie den Arbeitszyklus eines Zweitakt-Vergasermotors mit einer Kurbelkammerspülung,

Der Kompressionsprozess des brennbaren Gemisches im Zylinder beginnt in dem Moment, in dem der Kolben die Zylinderfenster schließt, wenn sich der Kolben vom UT zum OT bewegt. Der Kompressionsvorgang läuft wie bei einem Viertakt-Vergasermotor ab,

Der Verbrennungsprozess ähnelt dem Verbrennungsprozess bei einem Viertakt-Vergasermotor.

Der Prozess der thermischen Ausdehnung von Gasen im Zylinder beginnt nach dem Ende des Verbrennungsprozesses und endet mit dem Öffnen der Auslasskanäle. Der thermische Expansionsprozess ist ähnlich der Expansion von Gasen bei einem Viertakt-Vergasermotor: Der Abgasprozess beginnt mit dem Öffnen der Auslasskanäle, d.h. 60 65 bevor der Kolben den UT erreicht und endet 60 - 65 nachdem der Kolben den UT passiert hat, ist im Diagramm durch die Linie 462 dargestellt. Beim Öffnen der Auslassöffnung nimmt der Druck im Zylinder stark ab, und 50 - 55 vor dem Kolben am UT an, die Spülöffnungen öffnen sich und das brennbare Gemisch, das zuvor der Kurbelkammer zugeführt und vom absteigenden Kolben komprimiert wurde, beginnt in den Zylinder zu fließen. Der Zeitraum, in dem

zwei gleichzeitig ablaufende Prozesse - das Ansaugen des brennbaren Gemisches und das Freisetzen von Abgasen - werden als Spülen bezeichnet. Beim Spülen verdrängt das brennbare Gemisch die Abgase und wird teilweise mitgerissen. Bei weiterer Bewegung zum OT schließt der Kolben zuerst die Spülöffnungen, wodurch der Zugang des brennbaren Gemischs in den Zylinder aus der Kurbelkammer und dann die Auslassöffnungen verhindert wird, und der Kompressionsprozess beginnt im Zylinder.

Wir sehen also, dass Verbrennungsmotoren ein sehr komplexer Mechanismus sind. Und die Funktion der Wärmeausdehnung bei Verbrennungsmotoren ist nicht so einfach, wie es auf den ersten Blick scheint. Und ohne die Nutzung der Wärmeausdehnung von Gasen gäbe es keine Verbrennungsmotoren. Und davon sind wir leicht überzeugt, nachdem wir das Funktionsprinzip des Verbrennungsmotors, seine Arbeitszyklen im Detail betrachtet haben - all ihre Arbeit basiert auf der Nutzung der Wärmeausdehnung von Gasen. Aber der Verbrennungsmotor ist nur eine der spezifischen Anwendungen der Wärmeausdehnung. Und gemessen an den Vorteilen der Wärmeausdehnung für den Menschen durch einen Verbrennungsmotor kann man die Vorteile dieses Phänomens in anderen Bereichen der menschlichen Tätigkeit beurteilen.

Und lassen Sie die Ära des Verbrennungsmotors vergehen, auch wenn sie viele Mängel aufweist, auch wenn neue Motoren auftauchen, die die innere Umwelt nicht verschmutzen und die Wärmeausdehnungsfunktion nicht nutzen, aber erstere den Menschen noch lange zugute kommen, und die Menschen werden in vielen hundert Jahren freundlich auf sie reagieren, denn sie haben die Menschheit auf eine neue Entwicklungsstufe gebracht, und nachdem sie diese überschritten hat, ist die Menschheit noch höher aufgestiegen.