Meiner Meinung nach kann man den ersten sehr primitiven Verbrennungsmotor als Kanone bezeichnen. Eine Ladung ( Arbeitsorgan) dann wird ein Geschoss (Kolben) eingeführt, das Geschoss der Ladung wird gezündet (Zündung), beim Verbrennen des Treibmittels entsteht eine große Menge Treibgase (Arbeitshub), die beim Ausdehnen das Geschoss mit Kraft aus dem Lauf schieben, das ist, tue notwendige Arbeit... Weiter wird der ganze Zyklus, wenn auch langsam, aber wiederholt.
Die ersten Geräte, die vage einem Motor ähneln Verbrennungs auch Schießpulver verwendet. Im 17. Jahrhundert versorgte der Erfinder Christian Huygens mit einer Schießpulver-Wasserpumpe die Gärten des Schlosses von Versailles, die täglich mindestens 3.000 Kubikmeter Wasser benötigten. Tatsächlich war es der erste, praktisch eingesetzte, primitive Verbrennungsmotor. (Laut einigen Berichten wurde der Motor nicht gebaut.)
Ende des 18. Jahrhunderts entwickelten sich Dampfmaschinen. Das haben die Schöpfer der Dampfmaschinen schon damals verstanden besserer Kraftstoff direkt im Motorzylinder verbrennen, gerade zu dieser Zeit gab es keinen geeigneten Kraftstoff für diesen Prozess.
In den 1780er Jahren stellte der Erfinder Alexandro Volta eine Spielzeugpistole her, in deren Lauf ein Gemisch aus Luft und Wasserstoff mit einem elektrischen Funken explodierte. Durch die Explosion wurde ein Stopfen aus dem Lauf geschoben. Auf den ersten Blick hat dies nichts mit dem Verbrennungsmotor zu tun, aber dies hat die Erfinder auf die Möglichkeit getrieben, Gas in einem Verbrennungsmotor als Arbeitsmedium zu verwenden und das Gas mit einem elektrischen Funken zu zünden .
In der Folge versuchten einige Erfinder, ausgehend von Voltas Experimenten, Verbrennungsmotoren mit einem Gemisch aus Wasserstoff und Luft zum Laufen zu bringen.
Lebon-Motor
Ein helles Ereignis in lange Geschichte Die Entwicklung eines Verbrennungsmotors stellt die Erfindung eines Verfahrens zur Herstellung von künstlichem Brenngas dar. Das Verfahren zur Herstellung von Brenngas durch Trockendestillation aus Holz oder Kohle wurde 1799 vom französischen Ingenieur Philippe Le Bon vorgeschlagen. Auch ohne die Bedeutung dieses Gases in der Geschichte der Entwicklung des Verbrennungsmotors zu berücksichtigen, spielte diese Erfindung eine wichtige Rolle in der Geschichte der Menschheit, dieses Gas wurde Anfang des 19. es ist möglich zu ersetzen teure Kerzen und das Leben heller machen. Daher wurde dieses Gas oft als "Lampengas" bezeichnet, aber manchmal wurde das Gas aufgrund der Herstellungsmethode als "Kohlengas" bezeichnet. Sehr bald stellte Le Bon fest, dass ein Gas-Luft-Gemisch leicht explodiert und dabei viel Wärme freisetzt, wodurch eine starke Expansion des verbrannten Gemisches auftritt, dh der notwendige Druck entsteht, der genutzt werden kann mechanische Energie gewinnen. Aufgrund dieser Entdeckung erhielt Le Bon 1801 ein Patent für einen Lampengasmotor.
Der von Le Bon vorgeschlagene Motor unterschied sich in der Konstruktion nicht wesentlich von einer Dampfmaschine, lediglich anstelle von Druckdampf schlug Le Bon vor, ein Gemisch aus Zündgas mit Luft in den Zylinder einzuführen und dieses Gemisch dann zu zünden. Das Motordesign umfasste zwei Kompressoren und eine Mischkammer. Einer der Kompressoren komprimierte die der Mischkammer zugeführte Luft vor, während der zweite Kompressor das vom Vergaser kommende Leuchtgas komprimierte. Dann wurde das Luft-Gas-Gemisch zur anschließenden Zündung in den Motorzylinder geleitet. Es ist zu beachten, dass der Lebon-Motor als Zweiwegemotor bezeichnet wurde; bei solchen Konstruktionen drückt das Gas (Arbeitsflüssigkeit) abwechselnd von beiden Seiten auf den Kolben. Darüber hinaus erfand Philippe Le Bon, basierend auf einer Spielzeugpistole von Alexandro Volta, die elektrische Zündung, die einen elektrischen Funken verwendet. Leider starb Philippe Le Bon 1804. Sein früher Tod hinderte ihn daran, seinen Traum von der Entwicklung seines patentierten Gas-Verbrennungsmotors zu verwirklichen.
Im Andenken der Menschheit blieb Philippe Le Bon als Erfinder des Lampengases, das jahrzehntelang zur Beleuchtung von Städten eingesetzt wurde, erhalten.
Und Fachleuten gilt er als Erfinder des Gas-Verbrennungsmotors und der elektrischen Zündung.In der ersten Hälfte des 19. Jahrhunderts versuchten viele Erfinder, einen funktionierenden Verbrennungsmotor zu schaffen, nur in England wurden in dieser Zeit mehr als 50 (nach einigen Berichten 100 oder sogar 200) Patente für einen Verbrennungsmotor erhalten. Ähnliche Patente wurden von Erfindern aus anderen Ländern erworben. Einigen Erfindern gelang es nur, Motoren zu patentieren, anderen gelang es, funktionierende Motoren zu entwickeln, aber diese Motoren erhielten keine weitere Entwicklung... Die Arbeiten einiger Erfinder waren sehr interessant, aber es ist unmöglich, alle Designs in einem Artikel zu beschreiben. Daher werden wir in Zukunft nur auf die markantesten Ereignisse und Persönlichkeiten eingehen, die in der Geschichte der Entstehung und Entwicklung des Verbrennungsmotors eine bedeutende Rolle gespielt haben.
1824 fand ein sehr wichtiges Ereignis für die Entwicklung von Verbrennungsmotoren statt. Der französische Physiker und Militäringenieur Carnot, basierend auf den Gesetzen der Thermodynamik, in seiner Arbeit "Überlegungen über die treibende Kraft des Feuers und über Maschinen, die diese Kraft entwickeln können" theoretisch die Arbeit des Ideals beschrieben Wärmekraftmaschine... Was in seiner Arbeit besonders hervorzuheben ist, Carnot begründete theoretisch die Notwendigkeit, das brennbare Gemisch vor der Zündung zu verdichten.
Und obwohl Carnot selbst keinen Verbrennungsmotor entwickelt hat, spielte dieser Mann eine sehr wichtige Rolle bei der Entwicklung und Entwicklung einer Wärmekraftmaschine. Auf der Theorie von Carnot sind die Verbrennungsmotoren von Otto und Diesel entstanden, die die Grundlage aller moderne Motoren.
Barsanti- und Matechi-Motor
(Eugenio Barsanti und Felice Matteucci)
Am 12. Juni 1854 patentierten die italienischen Erfinder Barsanti und Matechi ihren Verbrennungsmotor in London. Der Motor wurde in London patentiert, da das italienische Recht damals keinen zuverlässigen internationalen Schutz bot.
Es war ein Motor mit einem freien Kolben, die expandierenden Gase, die den Druck der Atmosphäre und das Gewicht des Kolbens überwanden, hoben den Kolben an. Zum Anzünden Arbeitsmischung ein elektrischer Funke wurde verwendet. Nach dem Abkühlen der Gase unter dem Kolben wurde ein Vakuum gebildet und der Kolben ging unter dem Einfluss des Atmosphärendrucks nach unten, während er eine nützliche mechanische Arbeit.
Anschließend wurde von den deutschen Ingenieuren Otto und Langen ein Motor ähnlicher Bauart entwickelt, der weit verbreitet war und großen kommerziellen Erfolg hatte.
Motordiagramm
Diese Abbildung zeigt ein Diagramm der Vorrichtung des Motors Barsanti und Matechi.
Auf eine detailliertere Konstruktion eines solchen Motors wird in der Beschreibung des ersten Ottomotors eingegangen.
Gesamtansicht des Barsanti- und Matechi-Motors.
Die Barsanti-Maschine hatte gegenüber der damals weit verbreiteten Dampfmaschine entscheidende Vorteile, sie war weißer, sicherer, kompakter und konnte schnell in Betrieb genommen werden. Das Gewicht dieses Motors erlaubte es nicht, ihn in ein Auto einzubauen, aber dafür war er nicht vorgesehen. Der Motor sollte als mechanische Energiequelle in Manufakturen, Handwerksbetrieben oder zum Einbau auf Schiffen verwendet werden.
Einige Quellen weisen darauf hin, dass der Barsanti- und Matechi-Motor der erste praktisch eingesetzte Verbrennungsmotor war. Aber das Patent für diesen Motor ging verloren, so dass es nicht möglich ist, die Konstruktion des Motors genau zu beschreiben. Es sind zwar mehrere Finanzdokumente erhalten geblieben, die die Sonderanfertigung des Motors bestätigen. Mehrere alte Zeichnungen des Motors sind auch erhalten geblieben, aber angesichts der Beispiele, die ich finden konnte, können wir sagen, dass es mehrere Motorenkonstruktionen gab und dass für jede Bestellung ein Motor hergestellt wurde. neues Design... Es gibt Hinweise darauf, dass speziell angefertigte Motoren auf Schiffen installiert oder in Fabriken als mechanische Energiequelle verwendet wurden.
1856 bauten Barsanti und Mateci einen 5-PS-Zweizylindermotor. in jedem Zylinder befanden sich zwei Kolben, die sich aufeinander zu bewegten.
Motormodell
Museumsfoto des Einzylindermotors Barsanti und Matechi
Ein Getriebe, das die Hin- und Herbewegung des Kolbens in eine Drehung der Motorwelle umwandelt.
Die großen Zahnräder, die auf der Welle montiert waren, hatten anscheinend einen eingebauten Ratschenmechanismus, und das entlang der Achse der Welle montierte Zahnrad wurde entwickelt, um die Bewegung der Kolben zu synchronisieren. Wenn einer der Kolben nach oben ging, ging der zweite Kolben nach unten.
Barsanti-Motor mit zwei Kolben
Barsanti- und Matechi-Motor mit zwei gegenüberliegenden Kolben
Diese drei Figuren zeigen den Barsanti- und Matechi-Motor, der ein völlig anderes Design hat. Im Zylinder dieses Motors wurden zwei Kolben eingebaut, die sich aufeinander zu bewegten. Mittels Zahnstange die Kraft von den Kolben wurde auf die Zahnräder übertragen, in denen ein Ratschenmechanismus eingebaut war. Um die Bewegung der Kolben zu synchronisieren, wurden auf beiden Querwellen Kegelräder installiert, die die Drehung auf eine gemeinsame Längswelle übertragen, an deren beiden Enden ebenfalls Kegelräder montiert sind.
Finden Sie eine genauere und verlässliche Informationen Der Barsanti- und Matechi-Motor ist mir nicht gelungen, obwohl dieser Motor ständig in Artikeln zur Geschichte des Verbrennungsmotors erwähnt wird. Darüber hinaus wird es oft als der erste Motor bezeichnet, der gefunden wird praktischer Nutzen, aber keine Massenware. Vielleicht rührt die Verwirrung daher, dass andere Ingenieure, die an der Entwicklung des Verbrennungsmotors arbeiteten, in Italien arbeiteten. Zum Beispiel schuf der italienische Ingenieur Petro Venini 1856 einen funktionierenden Prototyp eines 5-PS-Motors und in den folgenden Jahren schuf er mehr leistungsstarke Motoren, die als stationäre mechanische Energiequelle in Industriebetrieben in Italien verwendet wurden.
Lenoir-Motor
(Jean Etienne Lenoir)
Mitte des 19. Jahrhunderts lag die Idee eines Verbrennungsmotors in der Luft. Viele Erfinder in verschiedenen Ländern erstellten experimentelle Konstruktionen von Motoren, die mit einem Gemisch aus Wasserstoff und Luft, mit Lampengas, Kohlenstaub und sogar mit flüssigem Brennstoff betrieben wurden, wobei verschiedene brennbare Flüssigkeiten verwendet wurden.
Aber es war nur der belgische Ingenieur Etienne Lenoir (1822-1900) ( Jean Joseph Etienne Lenoir) im Jahr 1860.
In einem belgischen Galvanikbetrieb lernte Lenoir die Grundlagen der Elektrotechnik kennen. Lenoirs Experimente mit Elektrizität im Jahr 1859 führten ihn auf die Idee, mit einem elektrischen Funken ein Luft-Gas-Gemisch zu entzünden. Dies führte ihn zu der Entscheidung, einen Motor nach diesem Prinzip zu entwickeln. Vielleicht war Lenoir mit Le Bons Werk vertraut.
1860 erhielt Lenoir ein Patent für seinen Motor. Und im selben Jahr baute Lenoir einen Motor basierend auf dem erhaltenen Patent.
Viele Ingenieure, Zeitgenossen von Lenoir, betrachteten seinen Motor nicht als eigenständige Erfindung, da Lenoir Einheiten und Teile zusammenbrachte, die zuvor weit verbreitet waren. Doch der Lenoir-Motor entpuppte sich als erster praktisch funktionierender Verbrennungsmotor, der in Serie gebaut und kommerziell weitergeführt wurde.
Die Funktionsprinzipien des Lenoir-Motors.
Die Lenoir-Maschine hatte in Aufbau und Konstruktion alle Merkmale einer Dampfmaschine, darin unterschied sie sich kaum von der Le-Bon-Maschine.
Wie bei der Dampfmaschine war die Basis der Maschine ein Zylinder, in dessen Mitte sich ein Kolben befand, der sich von einer Extremposition in eine andere bewegte. In einem Zylinder befanden sich im Wesentlichen zwei Brennräume.
Lediglich dem Triebwerkszylinder wurde kein Dampf unter Druck zugeführt, sondern ein Gemisch aus Luft mit Zündgas. Als der Kolben die Hälfte seines Hubs aus der äußersten Position zurücklegte, wurden Leuchtgas und Luft dem hinter dem Kolben freigesetzten Zylindervolumen zugeführt und vermischten sich zu einem brennbaren Luft-Gas-Gemisch. Das Luft-Gas-Gemisch, das sich im Zylinder unter Atmosphärendruck befand, wurde mit Hilfe eines elektrischen Funkens gezündet, das Gemisch wurde durch seine Expansion schnell verbrannt und die zweite Hälfte des Hubs durchlief der Kolben unter dem Einfluss des Drucks der expandierenden Gase, die nützliche Arbeit Motor. Gleichzeitig ist die obere Schieberventil sorgte für den Austritt von Abgasen von der anderen Seite des Kolbens.
Das Auto war doppeltwirkend mit Kolbenverteilung des Arbeitsmediums: Der untere Kolben sorgt für eine wechselweise Zufuhr von Luft und Gas in den längs angeordneten Zylinderhohlraum verschiedene Seiten Kolben, während der obere Steuerschieber für die abwechselnde Freisetzung der Abgasverbrennungsprodukte der gegenüberliegenden Zylinderhohlräume sorgte.
Der Kurbeltrieb des Motors wandelte die Hin- und Herbewegung des Kolbens in eine Drehbewegung des Schwungrades um. Während einer Umdrehung der Motorwelle kam es zu zwei Zündungen des Luft-Gas-Gemisches, abwechselnd auf jeder Seite des Kolbens, während keine Kompression des Gemisches stattfand. Auf dieser Grundlage fällt der Motor von Lenoir in die Gruppe atmosphärische Motoren .
Lenoir-Motorgerät
1 - Rumkorf-Spule; 2 - Galvanische Batterien; 3 - das Lager Kurbelwelle; 4 - die Kurbelwelle; 5 - Kurbelwellenkurbel; 6 - Schwungrad; 7 - Exzenter des Einlassschieberventils; 8 - Schaft des Einlassventils; 9 - Exzenter des Auslassschiebers; 10 - Auslassventilschaft; 11 - Pleuelstange; 12 - Kolbenstange; 13 - Zündverteiler schieben; 14 - der Kolben; 15 - die Zündkerze Rückfahrkamera; 16 - die Zündkerze der vorderen Kammer; 17 - die vordere Kammer des Zylinders; 18 - Einlassschieberventil; 19 - Ablassschieber; 20 - Zylinder; 20 - Kühlmantel.
Rochas) veröffentlichte ein Buch mit einer Auflage von 300 Exemplaren " Ein neues Prinzip Arbeit von Antriebsmaschinen, bei denen Kraftstoff im Zylinder verbrannt wird, "in der er die Funktionsprinzipien eines Viertakt-Verbrennungsmotors begründete.In seiner Arbeit wies Beau de Roche auf die Bedeutung der Vorverdichtung des Arbeitsgemisches vor der Zündung hin. Diese Broschüre erschien 16 Jahre vor der Patentanmeldung des deutschen Ingenieurs Nikolaus Otto, der weltweit als Erfinder des Viertakt-Verbrennungsmotors mit Vorverdichtung des Arbeitsgemisches gilt.
Beau de Roche selbst hat den Motor nicht gebaut.
Bedingungen
"Atmosphärischer Motor"
Damals bezeichnete dieser Begriff Brennkraftmaschinen, bei denen vor der Zündung keine Verdichtung des Arbeitsgemisches erfolgte.
Aktuell hat dieser Begriff eine ganz andere Bedeutung. Moderne Motoren können aufgeladen oder natürlich angesaugt werden. Motoren ohne Aufladung (erzwungene Lufteinspritzung in das Ansaugsystem des Motors) werden als atmosphärisch bezeichnet.
Rumkorf-Spule
Rumkorf-Spule, ist der Zündspule eines modernen Verbrennungsmotors sehr ähnlich. Der Spulenaufbau ist recht einfach, zwei Wicklungen werden auf einen Metallkern gewickelt. Primär - eine kleine Menge Windungen eines dicken Drahtes und die Sekundär - eine große Anzahl von Windungen eines dünnen Drahtes. Beim An- und Abklemmen der Primärwicklung an galvanische Zellen(Batterien) wird in der Sekundärwicklung kurzzeitig ein Hochspannungsstrom erzeugt.
Egal wie sehr sich die Ingenieure des 18.-19. Jahrhunderts bemüht haben. die Effizienz der Dampfmaschine zu erhöhen, blieb sie noch zu gering. Ein Motor, der Dampf abbläst Umgebung, im Prinzip keinen Wirkungsgrad von mehr als 8-10% haben (zum Beispiel bei der Watt-Dampfmaschine waren es nur 3-4%). Und obwohl später mächtigere geschaffen wurden Dampfanlagen, erfolgreich in der Industrie, im Schienen- und Wasserverkehr eingesetzt, konnten sie für Autos nicht verwendet werden.
Rekordhalter unserer Tage
Der stärkste moderne Verbrennungsmotor ist der Wartsila-Sulzer RTA96-C. Es misst 27 mal 17 m und entwickelt ein Fassungsvermögen von etwa 109.000 Litern. mit. Dieses Gerät wird mit Heizöl betrieben und wird im Schiffbau eingesetzt. Der Motor des amerikanischen Supersportwagens Vector WX-8 beansprucht den Titel des stärksten Automotors. Sein Fassungsvermögen beträgt 1200 Liter. mit. (obwohl es in der Presse eine Zahl von 1850 Litern gibt. aus).
Die geringe Leistung von Dampfmaschinen erklärt sich durch die Verfahrensstufen: Das bei der Verbrennung von Brennstoffen erhitzte Wasser wird zu Dampf, dessen Energie in mechanische Arbeit umgewandelt wird. Daher werden Dampfmaschinen als Motoren bezeichnet. externe Verbrennung... Aber was passiert, wenn Sie die innere Energie des Kraftstoffs direkt nutzen?
Der erste, der Experimente mit einem Verbrennungsmotor begann, war ein niederländischer Physiker aus dem 17. Jahrhundert. Christian Huygens. Unter seinen vielen Entdeckungen und Erfindungen ging das nie realisierte Projekt eines Schwarzpulvermotors vollständig verloren. 1688 nutzte der Franzose Denis Papin die Ideen von Huygens und entwarf ein Gerät in Form eines Zylinders, in dem sich ein Kolben frei bewegen konnte. Der Kolben war durch ein über den Block geworfenes Seil mit einer Last verbunden, die auch hinter dem Kolben auf- und abstieg. In den unteren Teil des Zylinders wurde Schießpulver gegossen und dann angezündet. Die resultierenden Gase, die sich ausdehnten, drückten den Kolben nach oben. Danach Zylinder und Kolben mit außen mit Wasser übergossen, wurden die Gase im Zylinder abgekühlt und ihr Druck auf den Kolben nahm ab. Der Kolben senkte sich unter dem Einfluss seines Eigengewichts und des atmosphärischen Drucks beim Heben der Last ab. Leider war ein solcher Motor für praktische Zwecke nicht geeignet: Der technologische Zyklus seines Betriebs war zu kompliziert und im Einsatz ziemlich gefährlich.
Infolgedessen gab Papen sein Unternehmen auf und nahm Dampfmaschinen, und der nächste mehr oder weniger erfolgreiche Versuch, einen Verbrennungsmotor zu konstruieren, unternahm 18 Jahre später der Franzose Jose Nicefort Niepce, der als Erfinder der Fotografie berühmt wurde. Zusammen mit seinem Bruder Claude Niepce erfunden Bootsmotor Kohlestaub als Brennstoff verwenden. Von den Erfindern "Pyreolophore" (übersetzt aus dem Griechischen "von einem feurigen Wind getragen") genannt, wurde der Motor patentiert, konnte aber nicht in die Produktion eingeführt werden.
Ein Jahr später erhielt der Schweizer Erfinder François Isaac de Rivaz in Frankreich ein Patent für eine Besatzung mit Verbrennungsmotor. Der Motor war ein Zylinder, in dem durch Elektrolyse erzeugter Wasserstoff gezündet wurde. Wenn das Gas explodierte und sich ausdehnte, bewegte sich der Kolben nach oben, und wenn er sich nach unten bewegte, betätigte er die Riemenscheibe. War de Rivaz war ein Offizier der napoleonischen Armee, der den Abschluss der Arbeiten an einer Erfindung verhinderte, die später eine ganze Familie von Wasserstoffmotoren zum Leben erwecken sollte.
Einige Jahre zuvor war der französische Ingenieur Philippe Le Bon der Entwicklung eines ziemlich effizienten Verbrennungsmotors sehr nahe gekommen, der mit einem Lampengasgemisch aus brennbaren Gasen, hauptsächlich Methan und Wasserstoff, betrieben wird, das aus der thermischen Verarbeitung von Kohle gewonnen wird.
Unbekannter Künstler. Porträt von Denis Papin. 1689 Gramm.
Amerikanische Autos der 1930er Jahre
Bereits 1799 erhielt Le Bon ein Patent für ein Verfahren zur Herstellung von Zündgas durch trockene Destillation von Holz und entwickelte einige Jahre später ein Motorenprojekt, das zwei Kompressoren und eine Mischkammer umfasste. Ein Kompressor sollte Druckluft in die Kammer pumpen, der andere komprimiertes Leuchtgas aus einem Gasgenerator. Das Gas-Luft-Gemisch gelangte in den Arbeitszylinder, wo es sich entzündete. Der Motor war doppeltwirkend, dh auf beiden Seiten des Kolbens befanden sich abwechselnd wirkende Arbeitskammern. 1804 starb der Erfinder, bevor er seine Idee verwirklichen konnte.
In den Folgejahren wehrten viele Erfinder Le Bons Gedanken ab, einige erhielten sogar Patente für ihre Motoren, zum Beispiel die Engländer Brown und Wright, die als Brennstoff ein Gemisch aus Luft und Lampengas verwendeten. Diese Motoren waren ziemlich sperrig und gefährlich im Betrieb. Den Grundstein für die Entwicklung eines leichten und kompakten Motors legte erst 1841 der Italiener Luigi Cristoforis, der einen Motor nach dem Prinzip der "Kompressionszündung" baute. Ein solcher Motor hatte eine Pumpe, die ein brennbares flüssiges Kerosin als Kraftstoff lieferte. Seine Landsleute Barzanti und Mattocchi entwickelten diese Idee und präsentierten 1854 die erste echter Motor Verbrennungs. Er arbeitete an einem Gemisch aus Luft mit Lampengas und hatte Wasserkühlen... Seit 1858 begann die Schweizer Firma "Escher-Wyss" mit der Produktion in Kleinserien.
Zur gleichen Zeit hat der belgische Ingenieur Jean Etienne Lenoir, ausgehend von den Entwicklungen von Le Bon, nach mehreren erfolglose Versuche mein eigenes Motormodell erstellt. Höchst wichtige Neuerung wurde die Idee der Zündung Luft-Kraftstoff-Gemisch mit einem elektrischen Funken. Lenoir schlug auch ein Wasserkühlsystem und ein Schmiersystem für beste bewegung Kolben. Dieser Motor überstieg nicht einen Wirkungsgrad von 5 %, war im Kraftstoffverbrauch ineffizient und heizte sich zu stark auf, aber es war das erste kommerziell erfolgreiche Projekt eines Verbrennungsmotors für den industriellen Bedarf. Im Jahr 1863 versuchten sie, es in einem Auto zu installieren, jedoch mit einem Fassungsvermögen von 1,5 Litern. mit. war nicht genug, um herumzukommen. Nachdem Le Noir mit der Veröffentlichung seines Motors ein hohes Einkommen erzielt hatte, hörte er auf, ihn zu verbessern, und bald wurde er von erfolgreicheren Modellen vom Markt verdrängt.
Verbrennungsmotor von J.E. Lenoir.
1862 patentierte der französische Erfinder Alphonse Beau de Rocha ein grundlegend neues Gerät, den ersten Verbrennungsmotor der Welt, bei dem der Arbeitsvorgang in jedem der Zylinder in zwei Umdrehungen der Kurbelwelle, also in vier Takten (Hübe ) des Kolbens. Zur kommerziellen Produktion des Viertaktmotors kam es jedoch nie. Auf der Pariser Weltausstellung von 1867 präsentierten Vertreter des Werks Gasmotoren Deutz, gegründet vom Ingenieur Nicholas Otto und dem Industriellen Eugene Langgen, demonstrierte einen Motor, der nach dem Barzanti-Mattocci-Prinzip konstruiert wurde. Dieses Aggregat erzeugte weniger Vibrationen, war leichter und löste daher bald den Lenoir-Motor ab.
Der Zylinder des neuen Motors stand senkrecht, die rotierende Welle wurde seitlich darüber gelegt. Eine mit der Welle verbundene Zahnstange wurde entlang der Kolbenachse daran befestigt. Die Welle hob den Kolben an, unter ihm wurde ein Vakuum gebildet und ein Luft-Gas-Gemisch angesaugt. Das Gemisch wurde dann mit einer offenen Flamme durch eine Röhre gezündet (Otto und Langen waren keine Experten in der Elektrotechnik und gaben die elektrische Zündung auf). Während der Explosion stieg der Druck unter dem Kolben, der Kolben stieg, das Gasvolumen nahm zu und der Druck fiel. Der Kolben stieg zunächst unter Gasdruck und dann durch Trägheit an, bis unter ihm wieder ein Vakuum entstand. So wurde die Energie des verbrannten Kraftstoffs im Motor mit maximaler Vollständigkeit verwendet, der Wirkungsgrad dieses Motors erreichte 15%, dh er übertraf den Wirkungsgrad der besten Dampfmaschinen dieser Zeit.
Arbeitszyklus eines Viertakt-Verbrennungsmotors.
A. Einlass für Arbeitsgemisch. Der Kolben (4) bewegt sich nach unten; über Einlassventil(1) tritt in den Zylinder ein brennbares Gemisch... B. Kompression. Der Kolben (4) bewegt sich nach oben; Einlass- (1) und Auslassventile (3) sind geschlossen; der Druck im Zylinder und die Temperatur des Arbeitsgemisches steigen. 6. Arbeitshub (Verbrennung und Expansion). Durch die Funkenentladung der Zündkerze (2) kommt es zu einer schnellen Verbrennung des Gemisches im Zylinder; der Gasdruck bei der Verbrennung wirkt auf den Kolben (4); die Bewegung des Kolbens wird über den Kolbenbolzen (5) und die Pleuelstange (6) übertragen auf Kurbelwelle(7) Veranlassen der Welle, sich zu drehen. D. Gasfreisetzung. Der Kolben (4) bewegt sich nach oben; Auslassventil(3) offen; die Abgase aus dem Zylinder gehen in das Auspuffrohr und weiter in die Atmosphäre.
Otto blieb im Gegensatz zu Lenoir hier nicht stehen und entwickelte beharrlich den Erfolg, indem er weiter an seiner Erfindung arbeitete. 1877 erhielt er ein Patent für Viertaktmotor mit Funkenzündung. Dies Viertaktzyklus und wird derzeit als Herzstück der meisten Benzin- und Gasmotoren verwendet. Ein Jahr später ging die Neuheit in Produktion, aber ein Skandal brach aus. Es wurde festgestellt, dass Otto das Urheberrecht von Beau de Roche verletzt hatte, und nach einem Prozess wurde Ottos Monopol auf den Viertaktmotor widerrufen.
Die Verwendung von Zündgas als Kraftstoff schränkte den Anwendungsbereich der ersten Verbrennungsmotoren stark ein. Gasfabriken selbst in Europa gab es nicht viele, in Russland nur zwei in Moskau und St. Petersburg. Bereits 1872 versuchte der Amerikaner Brighton, wie zuvor Cristoforis, Kerosin als Treibstoff zu verwenden, wechselte dann aber zu einem leichteren Erdölprodukt, Benzin.
Im Jahr 1883 erschien Benzinmotor mit Zündung aus einem glühenden Hohlrohr, das in einen Zylinder mündet, erfunden von den deutschen Ingenieuren Gottlieb Daimler und Wilhelm Maybach, ehemaligen Mitarbeitern der Firma Otto. Ein Flüssigbrennstoffmotor konnte jedoch nicht mit einem Gasmotor konkurrieren, bis ein Gerät entwickelt wurde, das Benzin verdampft und ein brennbares Gemisch mit Luft erhält. Der Düsenvergaser, der Prototyp aller modernen Vergaser, wurde von dem ungarischen Ingenieur Donat Banki erfunden, der 1893 ein Patent für sein Gerät erhielt. Banks schlug vor, das Benzin nicht zu verdampfen, sondern fein in die Luft zu sprühen. Dadurch wurde eine gleichmäßige Verteilung des Benzins im gesamten Zylinder gewährleistet, und die Verdampfung erfolgte unter Einwirkung der Kompressionswärme bereits im Zylinder.
Verbrennungsmotoren hatten anfangs nur einen Zylinder, und um die Motorleistung zu steigern, musste das Volumen vergrößert werden. Dies konnte jedoch nicht auf unbestimmte Zeit so weitergehen, so dass auf eine Erhöhung der Zylinderzahl zurückgegriffen werden musste. Am Ende des 19. Jahrhunderts. die ersten Zweizylinder-Motoren erschienen, ab Anfang des 20. Jahrhunderts verbreiteten sich Vierzylinder-Motoren, und jetzt werden Sie niemanden mit Zwölfzylindern überraschen. Verbesserung Motoren geht jedoch hauptsächlich in Richtung Leistungsverstärkung Schaltplan Bleibt das selbe.
Zweizylindermotor von G. Daimler, Ansicht in zwei Projektionen.
Als Rudolph Diesel den Motor vor über einem Jahrhundert entwickelte eigenes Design, das konnte er sich nicht vorstellen Dieselmotoren kann so empfindlich auf die Kraftstoffqualität reagieren. Schließlich sah Diesel den Vorteil seines Motors gerade darin, dass er auf allem laufen kann, vom Kohlenstaub bis zum recycelten Maiskuchen. Moderne Turbodieselmotoren mit Kraftstoffeinspritzung benötigen nur noch gut gereinigte Dieselkraftstoff schwefelarm. Deshalb zögerten viele ausländische Autohersteller bis vor kurzem, ihre Dieselmodelle in Russland.
R. Diesel.
R. Dieselmotor.
Benzinmotor Verbrennung ist fest in unser Leben eingedrungen und wird es auf unbestimmte Zeit bleiben. Entwicklung von Alternativen Kraftstofftechnologien lässt vermuten, dass der Ottomotor in Zukunft letztlich nur noch Geschichte sein wird, sein Potenzial aber nach Ansicht von Experten erst zu 75 Prozent ausgeschöpft ist, was es uns erlaubt zu benennen Benzin-Verbrennungsmotor An dieser Moment einer der Haupttypen von Motoren in der
in der Welt.Die Erfindung des Ottomotors, 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 verwendet, um Leuchten, die damals Kerzen ersetzte, fand Le Bon jedoch bald eine andere Verwendung dafür. Bei der Untersuchung der Eigenschaften des gefundenen Gases stellte der Ingenieur fest, dass seine Mischung mit Luft explodiert und eine große Energiemenge 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.
Im Jahr 1804 starb Le Bon auf tragische Weise und die Entwicklung der Verbrennungsmotoren blieb eine Zeit lang stehen, 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 In stationär, gilt 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, das heißt nicht nur effizienter als der Motor Lenoir, aber auch effizienter als jedes Dampfgerät, das es damals gab. 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. Im Jahr 1877 patentierte Otto einen Viertakt-Verbrennungsmotor, 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 erheblich 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 war für den stationären Einbau vorgesehen. 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.
In dieser Phase ist ein einfacheres und zuverlässiges System Verdampfung von Benzin, die 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 in der Geschichte ICE-Entwicklung ging auf dem Vormarsch. Der erste Vergasermotoren hatte 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.
Verbrennungsmotoren umgeben uns heute aus fast allen Himmelsrichtungen – die Zahl der Autos wird in Hunderten von Millionen gemessen. Darüber hinaus kommen sie in vielen anderen Geräten zum Einsatz – von Generatoren elektrischer Strom vor der Luftfahrt. Bei all ihrer Vielfalt ist das Funktionsprinzip jedoch das gleiche - die Verbrennung von flüssigem Kraftstoff gemischt mit Sauerstoff in einer kleinen Kammer. In diesem Fall kommt es zu einer Mikroexplosion und unter der Einwirkung hoher Druck aus den expandierenden Gasen bewegt sich der Hauptbewegungsteil des Motors, der Kolben. Das Prinzip ist im Allgemeinen einfach, aber ich frage mich, wer zuerst darauf gekommen ist?
Der französische Ingenieur Philippe Le Bon war der erste, der beschloss, die Energie der Verbrennung von Kraftstoffen zu nutzen, um einen Motor zu bauen. 1799 entdeckte er das sogenannte Leuchtgas, das aus einem Gemisch aus Wasserstoff, Methan und Kohlendioxid bestand. Im selben Jahr patentierte er ein Verfahren zur Gewinnung dieses Gases aus Holz oder Kohle. Später wurde dieses Gas häufig für die Beleuchtung verwendet - in Gaslampen.
Aber Le Bon hörte hier nicht auf. Bereits 1801 ließ er sich einen Gasmotor patentieren. Bei seiner Konstruktion wurden Druckluft und komprimiertes Leuchtgas in den Arbeitszylinder eingespritzt, dann gezündet und den Kolben in Bewegung gesetzt. Interessanterweise befanden sich die Brennräume auf beiden Seiten des Kolbens und wurden abwechselnd befeuert, d.h. der Motor leistete ständig nützliche Arbeit und musste sich weiterentwickeln gute Macht... Ein tragischer Tod im Jahr 1804 unterbrach die Arbeit dieses talentierten Erfinders.
Der nächste, der die Idee eines Verbrennungsmotors aufgriff, war der belgische Mechaniker Jean Etienne Lenoir. Auch er verwendete Leuchtgas, kam aber auf die Idee, es mit einem elektrischen Funken zu entzünden. Er schuf sogar den ersten funktionierenden Motor, der sehr wenig funktionierte - der Kolben, der sich durch die Temperatur ausdehnte, war im Zylinder eingeklemmt. In der zweiten Modifikation verwendete Lenoir eine Wasserkühlung und dann eine Kolbenschmierung. Und dann fing der Motor richtig an zu funktionieren. Im Jahr 1864 verkaufte Lenoir 300 Motoren, aber er hörte auf, sie zu verbessern, und bald erschienen fortschrittlichere Designs.
Der deutsche Erfinder August Otto ließ seine Motorkonstruktion 1864 patentieren und im Laufe der Zeit stark verbessern. Dieser Motor war sehr beliebt, hatte aber schwerwiegender Fehler- als Brennstoff wurde das gleiche Leichtgas verwendet.
1872 kam der Amerikaner Brighton auf die Idee, Kerosin als Kraftstoff und dann Benzin zu verwenden. Aber die Flüssigkeit musste in Gas umgewandelt werden, um ein Luft-Benzin-Gemisch zu erhalten, also erfand Brighton ein solches Gerät - einen Vergaser. Nur jetzt arbeitete er schlecht.
Und so entstand 1883 der erste wirklich funktionierende Benzinmotor. Es wurde von dem deutschen Ingenieur Gottlieb Daimler erfunden. Daimler arbeitete für Ottos Firma und bekam den ersten Entwurf gezeigt, aber er ignorierte ihn. Daraufhin begannen Daimler und sein Freund Wilhelm Maybach in Eigenregie an dem neuen Motor zu arbeiten. So verpasste Otto sein Glück, denn das Ergebnis war ein kompakter, leichter und leistungsstarker Motor.
Inzwischen sind Verbrennungsmotoren so weit verbreitet, dass das Budget vieler Länder vom Verkauf von Öl abhängt, aus dem Benzin hergestellt wird. Nun sind es nicht die Menschen, die den Motor kontrollieren, sondern er kontrolliert sie. Es wird versucht, grundlegend neue Motorentypen zu schaffen, die billiger und umweltfreundlicher sind.
So präsentierten die Japaner beispielsweise ein funktionierendes Automodell, das auf Wasser läuft. Was könnte billiger und zugänglicher sein als Wasser, das mehr auf dem Planeten ist als Land? Moderne Technologien ermöglichen es Ihnen, Energie aus fast allem zu gewinnen.
Also dieser japanisches Auto existiert in einer einzigen Kopie - es wurde gemacht, um ein Patent anzumelden. Was kann er tun? Oder vielleicht kann er eine ganze Stunde auf einem Liter Wasser jeder Qualität fahren - von Regenwasser bis Meerwasser, wenn auch nur ohne Schmutz, um eine Stunde darüber hinaus mit einer Geschwindigkeit von 80 km / h zu fahren. Kannst Du Dir vorstellen? Ich habe eine Flasche Wasser genommen - und fahre zu deiner Gesundheit, aber es wird enden - du kannst mehr aus dem Fluss oder aus dem Wasserhahn schöpfen.
Haben solche Autos eine Zukunft? Es scheint - zweifellos. Aber ... es gibt Benzinproduzenten und Ölexporteure ... Längst ist die ganze Welt in Einflusssphären gespalten und etwas Neues, das gegen die gewohnte Ordnung verstößt und noch schädlicher ist, wird schnell verdrängt oder in einer Kiste versteckt. Gegen Monopolisten kann man nicht argumentieren. Patente für solche Technologien werden nur ungern erteilt. Aber wer weiß, vielleicht findet die Idee ihren Weg...
Ein Motor für ein Auto sollte, wie das Auto selbst, im letzten Viertel des letzten Jahrhunderts auftauchen. Und der Motor erschien, und dann herrschte 100 Jahre lang die Pillbox in Autos. Im Gespräch geht es um Kolbenmotor Verbrennungsmotor (ICE), der mit Benzin in einem Viertakt-Zyklus betrieben wird. Ö ICE-Strukturen andere Typen werden weiter unten besprochen.
Die Schöpfer der ersten Transport-ICEs basierten auf dem Design der Dampfmaschine. Wie können Sie es kompakter und effizienter machen? Die umfangreichsten und gefährlichsten Elemente sind der Feuerraum und der Kessel. Dies bedeutet, dass sie ersetzt werden müssen, glaubten die Erfinder. Wie? Die Antwort auf diese Frage schien einfach: Sie brauchen einen Tank mit einem brennbaren Gas, zum Beispiel eine Lampe. Das Gas muss mit Luft vermischt, in den Zylinder der Maschine eingeleitet und dort gezündet werden. Verbrennung und Expansion des Gemisches erzeugen Kraft, die den Dampf ersetzt. Feuerraum und Boiler werden nicht mehr benötigt.
Lenoir-Gasmotor
Bereits 1860 baute der französische Mechaniker Etienne Lenoir (1822-1900) eine Gasmaschine, die einer Dampfmaschine ähnelte. Das Gemisch aus Zündgas und Luft selbst drückt jedoch im Gegensatz zu Dampf nicht auf den Kolben. Wir müssen es in Brand setzen. Zur Zündung dienten zwei in die Zylinderdeckel eingeschraubte elektrische Kerzen. Der Motor von Lenoir ist bidirektional (oder, wie man sagt, doppeltwirkend; der Arbeitsvorgang erfolgt auf beiden Seiten des Kolbens) und zweitaktig, d.h. voller Zyklus die Betätigung des Kolbens dauert zwei Hübe. Im ersten Takt erfolgt Ansaugen, Zünden und Expansion des Gemisches im Zylinder (Arbeitstakt), im zweiten Takt werden die Abgase freigesetzt. Einlass und Auslass werden von einem Schieberventil gesteuert, und der Schieber wird von einem Exzenter gesteuert, der auf der Motorwelle montiert ist.
Die Vorteile der neuen Maschine gegenüber der Dampfmaschine beschränkten sich nicht auf den Wegfall von Kessel und Ofen. Gasmotoren benötigten keinen Dampf und waren leicht zu warten. Leider blieb die Masse der neuen Maschine fast gleich der der Dampfmaschine. Eine Einheit der erzeugten Maschinenleistung (PS oder kW) war 7-mal teurer als die einer Dampfmaschine. Nur 1/25 der Wärme des verbrannten Gases leistete nützliche Arbeit, d. h. der Wirkungsgrad des Motors betrug 0,04. Der Rest ging mit Abgasen, wurde zum Erhitzen des Gehäuses verwendet und in die Atmosphäre abgelassen. Als die Wellendrehzahl 100 U/min erreichte, war die Zündung unzuverlässig, der Motor lief intermittierend. Die Kühlung verbraucht bis zu 120 m3 Wasser pro Stunde (!). Die Gastemperatur erreichte 800°C. Durch Überhitzung hat sich die Spule verklemmt. Unverbrannte Partikel der Mischung verstopften die Einlass-Auslass-Kanäle.
Der Grund für die geringe Leistung des Motors lag im Prinzip seiner Funktionsweise. Der Druck der gezündeten Mischung überschritt 5 kg / cm2 nicht und nahm am Ende des Arbeitshubs dreimal ab. Eine einfache Rechnung zeigt, dass ein Einzylindermotor mit einem Arbeitsvolumen von 2 Litern bei diesem Druck, einer Wellendrehzahl von 100 U/min und einem Wirkungsgrad von 0,04 eine Leistung von maximal 0,1 kW entwickelt. Mit anderen Worten, der Lenoir-Motor ist tausendmal weniger effizient als der Motor des aktuellen Autos.
Die Schaffung einer selbstfahrenden Hochgeschwindigkeitsmannschaft wurde nach der Erfindung eines Verbrennungsmotors, insbesondere eines Viertaktmotors, möglich. Sein Arbeitsablauf – der „Otto-Zyklus“ – hat sich bis heute erhalten. Das Diagramm zeigt, wie viel effektiver es ist als das von E. Lenoir vorgeschlagene Original. Links - das Gerät des Lenoir-Motors
Einem kaufmännischen Angestellten Nikolai-August Otto (1832-1891) aus Köln (Deutschland) gelang es 1876 zusammen mit Eugene Langen (1833-1895), den Gasmotor effizienter zu machen.
Es ist gelungen ... 100 Jahre später ist es leicht, die Taten der Erfinder zu loben oder zu kritisieren. Für ihre seltenen Erfolge - jahrelange Arbeit, Misserfolge, Nöte, sie arbeiteten unter Mangelbedingungen technische Information, Mangel an Geräten, Werkzeugen und Materialien, mit dem Misstrauen der Bürger ... So wurde das von Otto erteilte Patent 1889 für nichtig erklärt, da der Viertakter angeblich schon früher von dem Franzosen L. Beau-de- Roche.
Erst posthum wurden Ottos Verdienste von der technischen Weltgemeinschaft anerkannt, der Zyklus wurde nach ihm benannt. In seiner Arbeit "Neue Gas- und Ölmotoren" schrieb der französische (ich betone, französische) Wissenschaftler G. Richard 1892: "Ohne das von Otto vorgeschlagene Arbeitsfluid - ein brennbares Gemisch - würde es einen modernen Motor nicht geben" und "Beau de Roche hätte den vor ihm durchgeführten Zyklus (mit externer Kompression des Gemisches) von Le Bon 1801 und (mit Kompression im Zylinder) 1861 nicht erfunden - von Otto ”.
Das Funktionsprinzip des Ottomotors
Kommen wir nun zum Wesen der Erfindung. Beim Beobachten des Betriebs des konstruierten Gasmotors, ähnlich dem von Lenoir, kam Otto zu dem Schluss, dass er seine produktivere Arbeit erreichen könnte, wenn er das Gemisch nicht in der Mitte des Kolbenhubs, sondern zu Beginn zündete. Dann würde der Gasdruck während der Verbrennung des Gemisches auf den Kolben während seines gesamten Hubs wirken. Aber wie füllt man den Zylinder vor Beginn des Hubs mit dem Gemisch? Otto versuchte folgendes: Durch Drehen des Schwungrades von Hand füllte er den Zylinder, drehte das Schwungrad weiter und schaltete die Zündung erst in dem Moment ein, in dem der Kolben in seine ursprüngliche Position zurückkehrte. Das Schwungrad "nahm" stark an Geschwindigkeit, und zuvor gab ihm die Verbrennung des Gemischs nur einen schwachen Impuls. Otto ignorierte die Tatsache, dass das Gemisch vor der Zündung komprimiert wurde, und betrachtete die Verbesserung des Prozesses als Ergebnis einer längeren Expansion des Gemisches während der Verbrennung.
Otto hat 15 Jahre gebraucht, um zu entwerfen sparsamer Motor mit einem Wirkungsgrad von 0,15. Der Motor wurde als Viertaktmotor bezeichnet, da der Prozess in vier Kolbenhüben und dementsprechend zwei Kurbelwellenumdrehungen durchgeführt wurde. Die Spule öffnete im richtigen Moment den Zugang zum Zylinder aus der Zündkammer, in der ständig Gas brannte. Das Gemisch entzündete sich. Spulenverteilung und Brennerzündung werden in modernen Motoren nicht verwendet, aber der Otto-Zyklus ist bis heute vollständig erhalten. Die überwiegende Mehrheit der Automotoren arbeitet mit diesem Zyklus. ich werde das meiste geben Kurzbeschreibung seine.
Beim ersten Hub bewegt sich der Kolben vom anfänglichen "Totpunkt" - dem Zylinderkopf - weg und erzeugt darin ein Vakuum, während das von einem speziellen Gerät (Vergaser) hergestellte brennbare Gemisch angesaugt wird. Der Auslauf ist geschlossen. Wenn der Kolben den unteren Totpunkt erreicht, schließt auch der Einlass. Im zweiten Zyklus werden beide Löcher geschlossen. Der von der Pleuelstange geschobene Kolben fährt nach oben und verdichtet das Gemisch. Welche Bedeutung hat seine Kontraktion, die Richard besonders betont hat? Die Brennstoffpartikel rücken näher zusammen, das Gemisch lässt sich leichter entzünden. Ist das Volumen des Zylinders über dem Kolben (d.h. im Brennraum) gleich seinem Arbeitsvolumen (zwischen " Totpunkt"), Dann ist das Verdichtungsverhältnis 2, wie bei den frühen Verbrennungsmotoren (dh das Doppelte des Atmosphärendrucks), und der Gasdruck während ihrer Explosion ist viermal höher als der Atmosphärendruck (bei modernen Motoren beträgt er 40- 50 mal höher als beim Ottomotor) ... Der dritte Zyklus ist ein Arbeitshub. Zu Beginn erfolgt die Zündung des komprimierten Gemisches. Die Bewegung des Kolbens durch die Pleuelstange wird in eine Drehung der Kurbelwelle umgewandelt. Beide Löcher sind abgedeckt. Der Flaschendruck sinkt allmählich auf Atmosphärendruck. Beim vierten Hub dreht sich das Schwungrad, nachdem es einen Bewegungsimpuls erhalten hat, weiter, die Pleuelstange drückt den Kolben und verdrängt die Abgase durch den geöffneten Auslass in die Atmosphäre, der Einlass wird geschlossen.
Die Trägheit des Schwungrads reicht aus, damit der Kolben drei weitere Hübe ausführen kann, wobei der vierte, erste und zweite Takt wiederholt werden. Danach erhalten Welle und Schwungrad wieder einen Impuls. Beim Anlassen des Motors erfolgen die ersten beiden Hübe unter Einwirkung einer äußeren Kraft. In den Tagen von Otto und ein halbes Jahrhundert lang wurde das Schwungrad von Hand gedreht, und jetzt wird es von einem Elektromotor - einem Anlasser - gedreht. Nach den ersten Hüben wird der Anlasser automatisch ausgekuppelt und der Motor läuft selbstständig.
Einlass und Auslass öffnen und schließen den Verteilungsmechanismus. Das Zündsystem sorgt für eine rechtzeitige Zündung des Gemisches. Der Zylinder kann horizontal, vertikal oder schräg angeordnet sein, der Motorbetrieb ändert sich hierdurch nicht.
Zu den Nachteilen des Ottomotors zählen seine geringe Drehzahl und große Masse. Eine Erhöhung der Wellenumdrehungen auf bis zu 180 pro Minute führte zu Betriebsunterbrechungen und schnellem Verschleiß der Spule. Hoher Druck im Zylinder stark gefordert Kurbelmechanismus und Zylinderwände, so erreichte die Motormasse 500 kg pro 1 kW / h. Ein riesiges Reservoir wurde benötigt, um die gesamte Gasversorgung unterzubringen. All dieses vorherbestimmte Versagen: Ottos Gasmotor war wie seine erste Version für den Einbau in ein Auto ungeeignet, verbreitete sich jedoch im stationären Zustand.
Daimler-Verbrennungsmotor
Der Verbrennungsmotor wurde für den Einsatz im Verkehr geeignet, nachdem er mit flüssigem Kraftstoff zu arbeiten begann, Geschwindigkeit, Kompaktheit und Leichtigkeit erlangte.
Den größten Beitrag zu seiner Entstehung leisteten Maschinenbauer des 19. Jahrhunderts - der technische Direktor des Otto-Werks in Deutz G. Daimler (1834-1900) und seine engster Mitarbeiter W. Maybach (1846-1929), der später ein eigenes Unternehmen gründete.
Über die Erfinder von Maschinen wird oft geschrieben, dass sie von Kindheit an technikbegeistert waren, Geräte herstellten, Uhren zerlegten und zusammenbauten, dass sie die Idee einer zukünftigen neuen Maschine fast aus der Wiege schlüpften. Und sie schreiben auch, dass sich die Erfinder ihrer wahrscheinlichen sozialen und wirtschaftlichen Bedeutung bewusst waren. In Wirklichkeit war dies normalerweise nicht der Fall. Wir haben dies bereits an den Beispielen von Kulibin, Cugno und Bolle gesehen. Aber Gottlieb Daimler und Wilhelm Maybach haben Biographien von "vorbildlichen" Erfindern. Daimler widmete sich schon in jungen Jahren den Maschinen und sammelte konsequent Wissen über Lokomotiven. Er schloss sein Studium an der Höheren Polytechnischen Schule in Stuttgart erfolgreich ab. Während seiner langen Dienstzeit im Elsass und in den Engländern Engineering-Anlagen Daimler hat die damals fortschrittliche Technologie gut studiert und darüber hinaus französische und Englisch, erhielt Zugang zu umfangreicher Fachliteratur. Zunächst war er einfach vom Design der Maschine fasziniert. Dann entstand, wie bei vielen Designern, die Idee, eine zweite, dritte Version des Autos zu bauen, verbessert aus der Erfahrung der Arbeit an der vorherigen, und ... es zu verkaufen. Hier wird die Nachfrage entdeckt, kommerzielle Überlegungen werden geboren. Das ist das meiste typisches Schema... In diesem Fall Daimlers Cousin, ein Mathematiker und Politische Figur, ein aufgeschlossener Mensch, und selbst mit den Mitteln half er dem Handwerker, da er selbst nicht in der Lage war zu entwerfen. Und dem "Genie" (wie ihn die Biographen nannten) Autodidakt Maybach wurde von Daimler selbst geholfen.
Aber bevor ein selbstfahrendes Fahrzeug entworfen und gebaut wurde, war es notwendig, einen Motor dafür zu entwickeln.
In der offiziellen Unternehmensbiographie von Daimler (1935) heißt es: „Daimler reiste 1881 nach Russland, um das Öl vor Ort kennenzulernen; Transportmaschine... 1882 war ein Wendepunkt im Leben von Daimler. Dieses Jahr kann als Geburtsjahr des Automotors angesehen werden, obwohl der Motor selbst erst im nächsten Jahr fertig war.
Warum brauchte Daimler eine Reise nach Russland, um seine Pläne umzusetzen? In Russland wurde bereits eine Raffinerie zur Destillation von Rohöl zu Kerosin betrieben. Der Chemiker A.A. Letniy führte Experimente durch und bewies, dass die Destillation von Öl und seinen Rückständen durch glühende Eisenrohre verschiedene Produkte ergibt, insbesondere Kraftstoffe wie Benzin. Leichtes Heizöl war genau das, was Daimler für einen Mannschaftsmotor suchte: Es verdunstet gut, verbrennt schnell und vollständig und ist leicht zu transportieren.
Einer der ersten G. Daimler-Motoren war ein Zweizylinder, die sogenannte Y-Form.
Der erste Motor von Daimler war sowohl für den Transport als auch für den stationären Einsatz geeignet. Er arbeitete mit Gas und Benzin. Alle späteren Daimler-Designs sind ausschließlich für flüssigen Brennstoff... Daimler hat zu Recht die hohe Motordrehzahl, insbesondere durch die intensive Gemischzündung, als Hauptindikator für den Motorbetrieb bei Transportfahrzeug... Die Drehzahl der Daimler-Motorwelle war 4-5 mal höher als die von Gasmotoren und erreichte 450-900 U / min, und die Leistung pro 1 Liter Arbeitsvolumen war doppelt so hoch. Dementsprechend konnte die Masse reduziert werden. Zu diesen "Transportspezifik"-Hüben fügen wir ein geschlossenes Kurbelgehäuse (Gehäuse) des Motors hinzu, gefüllt mit Schmieröl und schützt bewegliche Teile vor Staub und Schmutz. Kühlwasser in umgebender Motor Das "Hemd" wurde durch einen Plattenheizkörper gefördert. Die Kurbel wurde verwendet, um den Motor zu starten ... Jetzt gab es alles Notwendige, um einen leichten selbstfahrenden Wagen zu schaffen - ein Auto.
Das Auto hat viel von seinen Vorfahren geerbt. "Ein Auto ... muss als Sohn einer Dampflokomotive angesehen werden, die ihm eine Seele gab, und eines Fahrrads, das ihm eine Karosserie gab", schrieb 1902 eine der russischen Zeitschriften im übertragenen Sinne. Der mechanische Wagen benötigte für seine Arbeit außer der Straße keine Bodengeräte. Im Gegensatz zu Pferdekutschen erfordert eine mechanische Kutsche keinen Einsatz von Arbeitskräften für ihre Bewegung, abgesehen von den scheinbar geringen Anstrengungen des Fahrers, sie zu kontrollieren. Wir betonen, dass die Idee des Autos zunächst klar darauf abzielte, nur eine leichte Besatzung für den persönlichen Gebrauch zu ersetzen. Die Möglichkeit der Verwendung für Fracht und Schüttgut Personenbeförderung später betrachtet.