2. Historia powstania i rozwoju silników spalinowych

Od około 120 lat człowiek nie wyobraża sobie życia bez samochodu. Spróbujmy spojrzeć w przeszłość, w sam wygląd fundamentów współczesnego przemysłu motoryzacyjnego.

Pierwsze próby stworzenia silnika spalinowego sięgają XVII wieku. Eksperymenty E. Toricellego, B. Pascala i O. Guericke zachęciły wynalazców do stosowania ciśnienia powietrza jako siły napędowej w maszynach atmosferycznych. Jednym z pierwszych oferujących podobne maszyny był opat Ottefel (1678–1682) i H. Huygens (1681). Aby przesunąć tłok w cylindrze, zaproponowano użycie eksplozji prochu. Dlatego Ottefel i Huygens można uznać za pionierów w dziedzinie silników spalinowych.

Francuski naukowiec Denis Papin, wynalazca pompy odśrodkowej, kotła parowego z zaworem bezpieczeństwa i pierwszej maszyny tłokowej działającej na parze, również był zaangażowany w udoskonalanie maszyny proszkowej Huygensa. Pierwszym, który próbował wdrożyć zasadę ICE, był Anglik Robert Street (patent nr 1983 1794). Silnik składał się z cylindra i ruchomego tłoka. Na początku wypierania tłoka do cylindra weszła mieszanina lotnej cieczy (alkoholu) i powietrza, a ciecz i pary cieczy zmieszano z powietrzem. W połowie skoku tłoka mieszanina zapaliła się i rzuciła tłok.

W 1799 r. Francuski inżynier Philippe Lebon odkrył gaz osłonowy i otrzymał patent na zastosowanie i metodę wytwarzania gazu utwardzającego przez suchą destylację drewna lub węgla. Odkrycie to miało ogromne znaczenie przede wszystkim dla rozwoju technologii oświetleniowej, która bardzo szybko zaczęła skutecznie konkurować z drogimi świecami. Lekki gaz nadawał się jednak nie tylko do oświetlenia. W 1801 r. Lebon uzyskał patent na budowę silnika gazowego. Zasada działania tej maszyny opierała się na znanej właściwości odkrytego gazu: jego mieszanina z powietrzem eksplodowała podczas zapłonu z wydzieleniem dużej ilości ciepła. Produkty spalania szybko się rozwijały, wywierając silną presję na środowisko. Tworząc odpowiednie warunki, możesz wykorzystać uwolnioną energię w interesie człowieka. W silniku Lebona zastosowano dwie sprężarki i komorę mieszania. Jedna sprężarka miała pompować sprężone powietrze do komory, a druga - sprężone światło z generatora gazu. Następnie mieszanina gazowo-powietrzna weszła do cylindra roboczego, gdzie uległa zapłonowi. Silnik miał podwójne działanie, to znaczy naprzemiennie działające komory robocze znajdowały się po obu stronach tłoka. Zasadniczo Lebon żywił ideę silnika spalinowego, ale R. Street i F. Lebon nie próbowali zrealizować swoich pomysłów.

W kolejnych latach (do 1860 r.) Kilka prób stworzenia silnika spalinowego również się nie powiodło. Główne trudności w tworzeniu silnika spalinowego wynikały z braku odpowiedniego paliwa, trudności w organizacji wymiany gazu, zasilania paliwem i procesów zapłonu paliwa. Robert Stirling, który stworzył w latach 1816–1840, był w dużej mierze w stanie obejść te trudności. silnik z zewnętrznym spalaniem i regeneratorem. W silniku Stirlinga ruch tłokowy tłoka został przekształcony w ruch obrotowy za pomocą mechanizmu rombowego, a jako płyn roboczy wykorzystano powietrze.

Jeden z pierwszych, który zwrócił uwagę na rzeczywistą możliwość stworzenia silnika spalinowego, francuski inżynier Sadi Carnot (1796–1832), był zaangażowany w teorię ciepła, w teorię silników cieplnych. W eseju „Refleksja nad siłą ognia i maszynami zdolnymi do rozwinięcia tej siły” (1824) napisał: „Wydaje się bardziej opłacalne najpierw sprężać powietrze za pomocą pompy, a następnie przepuszczać je przez całkowicie zamkniętą palenisko, wprowadzając paliwo w małych porcjach, używając urządzenia, które są łatwo wykonalne; następnie zmuś powietrze do pracy w cylindrze z tłokiem lub w innym naczyniu rozprężnym, a następnie wypuść je do atmosfery lub zmuś do przejścia do kotła parowego w celu wykorzystania pozostałej temperatury. Główne trudności napotkane podczas tego rodzaju operacji: zamknij piec w pomieszczeniu o wystarczającej wytrzymałości i utrzymuj spalanie w dobrym stanie, utrzymuj różne części aparatu w umiarkowanej temperaturze i przeszkadzaj w szybkim uszkodzeniu cylindra i tłoka; nie uważamy, że trudności te byłyby nie do pokonania ”. Carno Sadi. Refleksja nad siłą napędową ognia i maszynami zdolnymi do rozwinięcia tej siły / S. Carnot. - M. - Peter: Państwowe wydawnictwo, 1953. - 76 s. Jednak idee S. Carnota nie zostały docenione przez jego współczesnych. Dopiero 20 lat później zauważył je francuski inżynier E. Clapeyron (1799–1864), autor słynnego równania stanu. Dzięki Clapeyronowi metodą Carnota popularność Carnota szybko rośnie. Obecnie Sadi Carnot jest powszechnie uznawany za założyciela inżynierii cieplnej.

W kolejnych latach kilku wynalazców z różnych krajów próbowało stworzyć sprawny silnik opalany gazem. Jednak wszystkie te próby nie doprowadziły do \u200b\u200bpojawienia się na rynku silników, które z powodzeniem mogłyby konkurować z silnikiem parowym. Zaszczyt stworzenia komercyjnego silnika spalinowego należy do francuskiego wynalazcy (pochodzenia belgijskiego) Jean Etienne Lenoir. Pracując w fabryce galwanicznej, Lenoir doszedł do wniosku, że mieszankę paliwowo-powietrzną w silniku gazowym można zapalić za pomocą iskry elektrycznej. 24 stycznia 1860 roku Lenoir otrzymał patent na silnik spalinowy, a do końca 1860 roku silnik został zbudowany. Silnik był napędzany gazem bez wcześniejszego sprężania. W części skoku tłoka z TDC do BDC do cylindra dostała się mieszanina powietrza i gazu, a następnie mieszanina została zapalona iskrą elektryczną (załącznik 2).

Lenoir nie odniósł natychmiastowego sukcesu. Po tym, jak udało się wykonać wszystkie części i zmontować maszynę, pracowała dość i zatrzymała się, gdy tłok rozszerzył się i utknął w cylindrze z powodu nagrzewania. Lenoir poprawił silnik, myśląc przez układ chłodzenia wodą. Jednak druga próba uruchomienia również nie powiodła się z powodu słabego skoku tłoka. Lenoir uzupełnił swój projekt systemem smarowania. Dopiero wtedy silnik zaczął działać. Już pierwsze niedoskonałe konstrukcje wykazały znaczące zalety silnika spalinowego w porównaniu z silnikiem parowym. Zapotrzebowanie na silniki gwałtownie wzrosło iw ciągu kilku lat J. Lenoir zbudował ponad 300 silników. Jako pierwszy wykorzystał silnik spalinowy jako elektrownię do różnych celów. Jednak ten model był niedoskonały, wydajność nie przekraczała 4%.

W 1862 r. Francuski inżynier A.Yu. Bo de Rocha złożył wniosek patentowy we francuskim Urzędzie Patentowym (data pierwszeństwa 1 stycznia 1862 r.), W którym wyjaśnił ideę wyrażoną przez Sadi Carnot w zakresie konstrukcji silnika i procesów pracy. (Ta prośba została zapamiętana tylko w sporach patentowych dotyczących pierwszeństwa wynalazku N. Otto). Bo de Rocha zaproponował przyjęcie palnej mieszanki podczas pierwszego suwu tłoka, sprężenie mieszanki podczas drugiego suwu tłoka, spalanie mieszanki z tłokiem w najwyższym położeniu i rozszerzenie produktów spalania podczas trzeciego suwu tłoka; uwalnianie produktów spalania - podczas czwartego suwu tłoka. Jednak z powodu braku funduszy nie mogłem tego zrealizować.

Cykl ten, po 18 latach, został przeprowadzony przez niemieckiego wynalazcę Otto Nikolausa Augusta w silniku spalinowym, który pracował w obwodzie czterosuwowym: wlotowym, sprężającym, suwowym, spalinowym. Najczęściej stosowane są modyfikacje tego silnika. Od ponad wieku, który słusznie nazywany jest „erą motoryzacyjną”, wszystko się zmieniało - formy, technologie, rozwiązania. Niektóre marki zniknęły, a inne w zamian. Kilka kierunków rozwoju to moda samochodowa. Jedno pozostaje niezmienione - liczba cykli zegara, w których pracuje silnik. W historii przemysłu motoryzacyjnego liczba ta na zawsze związana jest z nazwiskiem niemieckiego wynalazcy-samouka Otto. Wraz z wybitnym przemysłowcem Eugenem Langenem wynalazca założył firmę Otto & Co. w Kolonii i skupił się na znalezieniu najlepszego rozwiązania. 21 kwietnia 1876 roku otrzymał patent na następną wersję silnika, który rok później został zaprezentowany na Wystawie Paryskiej w 1867 roku, gdzie otrzymał Wielki Złoty Medal. Pod koniec 1875 r. Otto zakończył opracowywanie projektu całkowicie nowego pierwszego czterosuwowego silnika. Zalety silnika czterosuwowego były oczywiste i 13 marca 1878 roku N. Otto otrzymał niemiecki patent nr 532 na czterosuwowy silnik spalinowy (załącznik 3). W ciągu pierwszych 20 lat N. Otto zbudował 6000 silników.

Eksperymenty nad stworzeniem takiego agregatu zostały przeprowadzone wcześniej, ale autorzy napotkali szereg problemów, przede wszystkim fakt, że rozbłyski palnej mieszanki w cylindrach następowały w tak nieoczekiwanych sekwencjach, że niemożliwe było zapewnienie płynnego i stałego transferu mocy. Ale to on zdołał znaleźć jedyne właściwe rozwiązanie. Empirycznie stwierdził, że niepowodzenia wszystkich poprzednich prób były związane zarówno z niewłaściwym składem mieszanki (proporcja paliwa i utleniacza), jak i z fałszywym algorytmem synchronizacji układu wtryskowego paliwa i jego spalania.

Znaczący wkład w rozwój silników spalinowych wniósł również amerykański inżynier Brighton, który zaproponował silnik sprężarkowy o stałym ciśnieniu spalania, gaźnika.

Tak więc priorytet J. Lenoira i N. Otto w tworzeniu pierwszych wydajnych silników spalinowych jest niezaprzeczalny.

Produkcja silników spalinowych stale rosła, ulepszano ich konstrukcję. W latach 1878–1880 rozpoczyna się produkcja silników dwusuwowych, zaproponowanych przez niemieckich wynalazców Wittiga i Hessa, angielskiego biznesmena i inżyniera D. Clerk, a od 1890 r. - silników dwusuwowych z przedmuchem komory korbowej (patent Anglii nr 6410, 1890). Zastosowanie komory korbowej jako pompy czyszczącej zostało wcześniej zaproponowane przez niemieckiego wynalazcę i biznesmena G. Daimlera. W 1878 roku Karl Benz wyposażył trójkołowy silnik o mocy 3 KM, który rozwijał prędkość ponad 11 km / h. Stworzył również pierwsze samochody z silnikami jedno- i dwucylindrowymi. Cylindry zostały umieszczone poziomo, moment obrotowy na kołach przenoszony był za pomocą napędu pasowego. W 1886 r. K. Benz otrzymał niemiecki patent nr 37435 na samochód z priorytetem 29 stycznia 1886 r. Na światowej wystawie w Paryżu w 1889 r. Samochód Benz był jedynym. Wraz z tym samochodem rozpoczyna się intensywny rozwój przemysłu motoryzacyjnego.

Kolejnym wyjątkowym wydarzeniem w historii silników spalinowych było stworzenie silnika spalinowego z paliwem o zapłonie samoczynnym. W 1892 r. Niemiecki inżynier Rudolf Diesel (1858–1913) opatentował, aw 1893 r., Opisany w broszurze „Teoria i konstrukcja racjonalnego silnika cieplnego do wymiany silników parowych i obecnie znane silniki cieplne” silnik cyklu Carnota. W niemieckim patencie nr 67207 z pierwszeństwem z 28 lutego 1892 r. „Proces roboczy i metoda wykonywania silnika jednocylindrowego i wielocylindrowego” zasada działania silnika została określona w następujący sposób: Tamże.

1. Proces roboczy w silnikach spalinowych charakteryzuje się tym, że tłok w cylindrze spręża powietrze lub dowolny obojętny gaz (parę) tak silnie, że uzyskana temperatura sprężania jest znacznie wyższa niż temperatura zapłonu paliwa. W takim przypadku następuje spalanie paliwa stopniowo wprowadzane po martwym punkcie, aby nie nastąpił znaczący wzrost ciśnienia i temperatury w cylindrze silnika. Następnie, po ustaniu dopływu paliwa, następuje dalsze rozszerzanie się mieszanki gazowej w cylindrze.

2. W celu realizacji procesu roboczego opisanego w ust. 1 do cylindra roboczego jest podłączona sprężarka wielostopniowa z odbiornikiem. Podobnie możliwe jest połączenie kilku cylindrów roboczych ze sobą lub z cylindrami w celu wstępnego sprężania i późniejszego rozszerzenia.

R. Diesel zbudował pierwszy silnik do lipca 1893 r. Założono, że sprężenie zostanie przeprowadzone do ciśnienia 3 MPa, temperatura powietrza na końcu sprężania osiągnie 800 ° C, a paliwo (proszek węglowy) zostanie wtryśnięte bezpośrednio do cylindra. Wybuch nastąpił przy uruchomieniu pierwszego silnika (benzyna została wykorzystana jako paliwo). W 1893 r. Zbudowano trzy silniki. Awarie pierwszych silników zmusiły R. Diesel do porzucenia izotermicznego spalania i przejścia do cyklu ze spalaniem pod stałym ciśnieniem.

Na początku 1895 r. Pomyślnie przetestowano pierwszą sprężarkę z zapłonem samoczynnym pracującą na paliwie ciekłym (nafcie), aw 1897 r. Rozpoczął się okres intensywnych testów nowego silnika. Efektywna sprawność silnika wynosiła 0,25, wydajność mechaniczna 0,75. Pierwszy silnik spalinowy z zapłonem samoczynnym do celów przemysłowych został zbudowany w 1897 r. Przez Zakład Inżynieryjny w Augsburgu. Na wystawie w Monachium w 1899 r. Fabryki Otto-Deitz, Krupp i Augsburg Engineering zaprezentowały już 5 silników R. Diesel. Silniki R. Diesel zostały również z powodzeniem zademonstrowane na Wystawie Światowej w Paryżu (1900). W przyszłości znalazły szerokie zastosowanie i zostały nazwane „silnikami wysokoprężnymi” lub po prostu „silnikami wysokoprężnymi” według nazwiska wynalazcy.

W Rosji pierwsze silniki naftowe zaczęto budować w 1890 r. W E.Ya. Bromley (czterosuwowy kalorizer), a od 1892 r. W fabryce mechanicznej E. Nobel. W 1899 r. Nobel otrzymał prawo do produkcji silników R. Diesel, aw tym samym roku zakład zaczął je produkować. Konstrukcja silnika została opracowana przez specjalistów zakładu. Silnik rozwinął moc 20-26 KM, pracował na ropie naftowej, oleju słonecznym, nafcie. Specjaliści zakładu przeprowadzili również rozwój silników z zapłonem samoczynnym. Zbudowali pierwsze silniki bez głowicy, pierwsze silniki z układem cylindrów w kształcie litery V, silniki dwusuwowe z bezpośrednim zaworem i schematem oczyszczania pętli, silniki dwusuwowe, w których przeprowadzono czyszczenie z powodu zjawisk dynamiki gazu w kanale wydechowym. Produkcja silników o zapłonie samoczynnym rozpoczęła się w latach 1903–1911. w zakładach lokomotyw Kołomienoje, Sormowskoje, Charków, zakładach Felser w Rydze i Noblu w Petersburgu, w zakładach stoczniowych w Mikołajowie. W latach 1903–1908 Rosyjski wynalazca i przedsiębiorca Ya.V. Mama stworzyła kilka wydajnych szybkich silników z mechanicznym wtryskiem paliwa do cylindra i zapłonem samoczynnym, których moc w 1911 roku wynosiła już 25 KM. Paliwo zostało wtryśnięte do komory wstępnej wykonanej z żeliwa z wkładką miedzianą, co umożliwiło uzyskanie wysokiej temperatury powierzchni komory wstępnej i niezawodnego samozapłonu. Był to pierwszy nieskompresowany silnik wysokoprężny na świecie. Shepelev A.N. Esej o życiu i twórczości wynalazcy Ya.V. Mom's / A.N. Shepelev, A.A. Derevyanchenko, Y. Mamin. - Czelabińsk: Południowy Ural. Książę wydawnictwo, 1988. W 1906 r. profesor MVTU V.I. Grinevetsky zaproponował projekt silnika z podwójnym sprężaniem i ekspansją - prototypem silnika kombinowanego. Opracował także metodę termicznego obliczania procesów pracy, którą następnie opracował N.R. Brilling i E.K. Masowanie nie straciło dziś na znaczeniu. Jak widać, specjaliści z przedrewolucyjnej Rosji niewątpliwie przeprowadzili duże niezależne prace rozwojowe w dziedzinie silników z paliwem o zapłonie samoczynnym. Udany rozwój inżynierii silników wysokoprężnych w Rosji tłumaczy fakt, że Rosja miała własny olej, a silniki wysokoprężne były najbardziej odpowiednie dla potrzeb małych przedsiębiorstw, dlatego produkcja silników wysokoprężnych w Rosji rozpoczęła się prawie jednocześnie z krajami Europy Zachodniej.

Z powodzeniem opracowano konstrukcję silników krajowych w okresie porewolucyjnym. Do 1928 r. W kraju wyprodukowano już ponad 45 rodzajów silników o łącznej mocy około 110 tys. KW. W latach pierwszych pięcioletnich planów opanowano produkcję silników samochodowych i ciągnikowych, silników morskich i stacjonarnych o mocy do 1500 kW, stworzono lotniczy silnik wysokoprężny, silnik wysokoprężny V-2, który w dużej mierze z góry określał wysoką taktyczną i techniczną charakterystykę opancerzonych pojazdów tego kraju. Znaczący wkład w rozwój krajowej budowy silników wnieśli wybitni radzieccy naukowcy: N.R. Briling, E.K. Masing, V.T. Tsvetkov, A.S. Orlin, V.A. Vansheydt, N.M. Glagolev, M.G. Kruglov i in.

Spośród najnowszych osiągnięć w dziedzinie silników cieplnych ostatnich dziesięcioleci XX wieku należy zwrócić uwagę na trzy najważniejsze: stworzenie przez niemieckiego inżyniera Felixa Wankela praktycznej konstrukcji silnika z tłokiem obrotowym, silnika kombinowanego z wysokim doładowaniem oraz silnika spalinowego o spalaniu zewnętrznym, konkurencyjnego wobec wysokoprężnego silnika wysokoprężnego. Wygląd silnika Wankla spotkał się z entuzjazmem. Mając niewielki ciężar właściwy i wymiary, wysoką niezawodność, RPD szybko rozpowszechniła się głównie w samochodach osobowych, samolotach, statkach i instalacjach stacjonarnych. Ponad 20 firm, w tym General Motors, Ford, uzyskało licencję na produkcję silnika F. Wankela. Do 2000 r. Wyprodukowano ponad dwa miliony samochodów z RPD. Pyatov I. Felix Wankel - wynalazca silnika z tłokiem obrotowym / I. Pyatov // Engine. - 2001. - Nr 4.

W ostatnich latach trwa proces poprawy i poprawy wydajności silników benzynowych i wysokoprężnych. Rozwój silników benzynowych podąża drogą poprawy ich ekologiczności, wydajności i mocy poprzez szersze zastosowanie i ulepszenie systemu wtrysku benzyny do cylindrów; zastosowanie elektronicznych układów sterowania wtryskiem, oddzielenie ładunku w komorze spalania z wyczerpaniem mieszaniny przy częściowych obciążeniach; zwiększenie energii iskry elektrycznej podczas zapłonu itp. W rezultacie wydajność cyklu pracy silników benzynowych zbliża się do wydajności silników Diesla.

Aby zwiększyć wskaźniki techniczne i ekonomiczne silników wysokoprężnych, stosuje się wzrost ciśnienia wtrysku paliwa, stosuje się kontrolowane dysze, zwiększając średnie ciśnienie efektywne poprzez zwiększenie i chłodzenie powietrza doładowującego oraz podejmuje się środki w celu zmniejszenia toksyczności spalin.

Tak więc ciągłe doskonalenie silników spalinowych zapewniło im dominującą pozycję i tylko w lotnictwie silnik spalinowy ustąpił miejsca silnikowi z turbiną gazową. W przypadku innych sektorów gospodarki nie zaproponowano jeszcze alternatywnych elektrowni małej mocy, tak wszechstronnych i ekonomicznych jak silnik spalinowy. Dlatego w perspektywie długoterminowej silnik spalinowy jest uważany za główny typ elektrowni o średniej i niskiej mocy dla transportu i innych sektorów gospodarki.

Analiza działalności spółki naftowej OAO Samotlorneftegaz

TNK-BP jest jedną z wiodących firm naftowych w Rosji i jedną z dziesięciu największych prywatnych firm naftowych na świecie pod względem produkcji ropy ...

Analiza działalności jednolitego przedsiębiorstwa komunalnego „Piekarnia Niżnieudinskiego”

Jednolite przedsiębiorstwo komunalne „CHLEB Niżnieudiński” i jego poprzednicy. Wspólny Fundusz Archiwalny. W 1931 r. W mieście Niżnieudińsk, między rzeką Uda i kanałem Zastryanka, zbudowano prowizoryczną piekarnię ...

Analiza działalności Uralskiego Centrum Normalizacji, Metrologii i Certyfikacji (FGU „Uraltest”)

W 1899 r. Wielki rosyjski naukowiec Dmitrij Iwanowicz Mendelejew (1834–1907) odwiedził Ural i Syberię, przybył na Ural jako szef wyprawy, której zadaniem było badanie wydobycia ...

Analiza wydajności silnika spalinowego

Silnik spalinowy nazywa się tłokowym silnikiem cieplnym, w którym procesy spalania paliwa, wytwarzania ciepła i jego przekształcania w pracę mechaniczną zachodzą bezpośrednio w cylindrze silnika ...

Badanie wpływu stężenia alkaliów na strukturę zdyspergowanych proszków i właściwości spiekanych z nich materiałów ceramicznych

Późniejsze utlenianie spalin z silników spalinowych (ICE) jest jednym z najbardziej złożonych i pilnych problemów ochrony środowiska przed zanieczyszczeniem przez substancje toksyczne ...

Historia pojawienia się nowoczesnych buldożerów

Słowo „buldożer” pojawiło się pod koniec XIX wieku - odnosi się do każdej siły, która może poruszać dużą masę. W 1929 roku pojawił się pierwszy spychacz - ogromny i hałaśliwy samochód ...

Historia powstania i rozwoju silników spalinowych

Obecnie najbardziej rozpowszechnione są silniki spalinowe (ICE) - rodzaj silnika, silnik cieplny, w którym energia chemiczna paliwa (zwykle ciekłego lub gazowego paliwa węglowodorowego) ...

Korozyjno-mechaniczne zużycie sprzętu

Pierścienie tłokowe i tuleje cylindrowe (tuleje) silników wykonanych z żeliwa w obecności elektrolitu tworzą pary galwaniczne zarówno ze sobą, jak i między elementami konstrukcyjnymi żeliwa - perlit, grafit ...

Projekt przebudowy części silnikowej w warunkach LLC LLC „Autoexpress”

Autoexpress LLC została założona w 1997 roku w celu promowania marki Subaru na rynku ukraińskim. Lokalizacja: Donieck, 65 Ilyich Ave.

Konstrukcja narzędzia skrobaka

Pierwsze pojazdy do robót ziemnych przeprowadzono na lodowiskach, później na drewnianych i metalowych kołach. Wraz ze wzrostem mocy i masy maszyn wzrastał nacisk na podłoże ...

Stworzenie najlżejszego i najmocniejszego silnika jest priorytetem dla inżynierów wszystkich firm motoryzacyjnych, które starają się rozwiązać z takim czy innym sukcesem od ponad stu lat. Tuleja cylindrowa jest ważną częścią bloku cylindrów ...

Opracowanie i badania zautomatyzowanego urządzenia do laserowego hartowania termicznego tulei cylindrowych na bazie silników z pustymi wirnikami

Blok silnika lub skrzynia korbowa stanowią podstawę silnika. Na nim i wewnątrz znajdują się główne mechanizmy i szczegóły układów silnika. Większość nowoczesnych silników chłodzonych cieczą ma cylinder, w którym tłok porusza się ...

Tłokowy silnik spalinowy nazywany jest takim silnikiem cieplnym, w którym zamiana energii chemicznej paliwa w ciepło, a następnie w energię mechaniczną, zachodzi wewnątrz cylindra roboczego ...

Obliczenia termiczne silnika spalinowego D-240

Technologia przetwarzania surowców mięsnych w LLC KMP „Bajka mięsna” Tiumeń

Zakład przetwórstwa mięsnego „Myasnaya Skazka” jest zarejestrowany pod adresem: Tiumeń, ul. Babarynka 20a / 2. Lokalizacja produkcji znajduje się na terenie miasta, co zapewnia efektywną sprzedaż gotowych produktów ...

To jest część otwierająca serii artykułów na temat Silnik spalinowy, która jest krótką dygresją w historii, która opowiada o ewolucji ICE. W artykule zostaną również uwzględnione pierwsze samochody.

W poniższych częściach szczegółowo opisano różne ICE:

Korbowód
   Obrotowy
   Turbojet
   Reaktywne

Silnik zamontowano na łodzi, która mogła wspiąć się po rzece Sauna. Rok później, po testach, bracia otrzymali patent na swój wynalazek, podpisany przez Napoleona Bonoparte, na okres 10 lat.

Najbardziej poprawne byłoby nazywanie tego silnika odrzutowego, ponieważ jego praca polegała na wypychaniu wody z rury znajdującej się pod dnem łodzi ...

Silnik składał się z komory zapłonowej i komory spalania, mieszka do pompowania powietrza, dystrybutora paliwa i urządzenia zapłonowego. Pył węglowy służył jako paliwo do silnika.

Mieszek wstrzyknął strumień powietrza zmieszany z pyłem węglowym do komory zapłonowej, w której tlący się knot zapalił mieszaninę. Następnie częściowo zapalona mieszanina (pył węglowy pali się stosunkowo wolno) wpadła do komory spalania, gdzie całkowicie wypaliła się i rozszerzyła.
  Ponadto ciśnienie gazu wypchnęło wodę z rury wydechowej, co spowodowało ruch łodzi, po czym cykl powtórzono.
  Silnik pracował w trybie pulsacyjnym z częstotliwością ~ 12 i / min.

Po pewnym czasie bracia poprawili paliwo, dodając do niego smołę, a następnie zastąpili ją olejem i skonstruowali prosty układ wtryskowy.
  W ciągu następnych dziesięciu lat projekt nie został opracowany. Claude wyjechał do Anglii, aby promować ideę silnika, ale zmarnował wszystkie pieniądze i nic nie osiągnął, a Joseph zajął się fotografią i został autorem pierwszej na świecie fotografii „Widok z okna”.

We Francji w Muzeum Domu Nieppesa można obejrzeć replikę „Pyreolophore”.

Nieco później de Riva umieścił silnik w czterokołowym wagonie, który według historyków był pierwszym samochodem z silnikiem spalinowym.

O Alessandro Volta

Volta najpierw umieściła blachy cynkowe i miedziane w kwasie, aby wytworzyć ciągły prąd elektryczny, tworząc pierwsze na świecie źródło prądu chemicznego („Volt Pole”).

W 1776 r. Volta wynalazł pistolet gazowy - „pistolet Volta”, w którym gaz wybuchł z iskry elektrycznej.

W 1800 roku zbudował baterię chemiczną, która pozwoliła na otrzymywanie energii elektrycznej w wyniku reakcji chemicznych.

Jednostka miary napięcia elektrycznego - Volt - nosi nazwę Volta.

A  - cylinder B.  - „świeca zapłonowa”, C.  - tłok D.  - „balon” z wodorem, E  - grzechotka, F. - zawór wylotowy spalin, G.  - uchwyt do sterowania zaworem.

Wodór przechowywano w „balonie” połączonym rurą z cylindrem. Dostaw paliwa i powietrza, a także zapłon mieszanki i emisję spalin, prowadzono ręcznie za pomocą dźwigni.

Zasada działania:

Powietrze zasysane było do komory spalania przez zawór odpowietrzający gazy wydechowe.
   Zawór się zamykał.
   Otworzył się kran do dostarczania wodoru z kuli.
   Żuraw się zamykał.
   Naciśnięcie przycisku spowodowało wyładowanie elektryczne na „świecy”.
   Mieszanina błysnęła i uniosła tłok.
   Zawór wydechowy otworzył się.
   Tłok spadł pod własnym ciężarem (był ciężki) i pociągnął linę, która przekręciła koła przez blok.

Następnie cykl się powtórzył.

W 1813 r. De Riva zbudował kolejny samochód. Był to wózek o długości około sześciu metrów, z kołami o średnicy dwóch metrów i wadze prawie tony.
  Samochód był w stanie przejechać 26 metrów z ładunkiem kamieni (około 700 funtów)  oraz czterech mężczyzn z prędkością 3 km / h.
  Z każdym cyklem samochód poruszał się o 4-6 metrów.

Niewielu jego współczesnych traktowało ten wynalazek poważnie, a Francuska Akademia Nauk twierdziła, że \u200b\u200bsilnik spalinowy nigdy nie będzie konkurował wydajnością z silnikiem parowym.

W 1833 r, Amerykański wynalazca Lemuel Wellman Wright, złożył patent na chłodzony wodą dwusuwowy silnik spalinowy wewnętrznego spalania.
(patrz poniżej)  w swojej książce Gas and Oil Engines napisał o silniku Wrighta:

„Rysunek silnika jest bardzo funkcjonalny, a szczegóły są starannie zaprojektowane. Wybuch mieszanki działa bezpośrednio na tłok, który obraca wał korbowy przez korbowód. Z wyglądu silnik przypomina wysokoprężny silnik parowy, w którym gaz i powietrze są pompowane z oddzielnych zbiorników. Mieszanina w kulistych pojemnikach została podpalona podczas podnoszenia tłoka w TDC (górny martwy punkt) i popychania go w górę / w dół. Pod koniec zegara zawór się otworzył i wydzielił spaliny do atmosfery. ”

Nie wiadomo, czy ten silnik kiedykolwiek został zbudowany, ale jest rysunek:

W 1838 rAngielski inżynier William Barnett otrzymał patent na trzy silniki spalinowe.

Pierwszy silnik - jednostronnego działania push-pull (paliwo spalane tylko z jednej strony tłoka) z oddzielnymi pompami gazu i powietrza. Mieszaninę zapalono w osobnym cylindrze, a następnie płonąca mieszanina wpłynęła do cylindra roboczego. Wlot i wylot odbywały się za pomocą zaworów mechanicznych.

Drugi silnik powtórzył pierwszy, ale miał podwójne działanie, to znaczy spalanie zachodziło naprzemiennie po obu stronach tłoka.

Trzeci silnik również miał podwójne działanie, ale miał okna wlotowe i wylotowe w ściankach cylindra otwierające się, gdy tłok osiągnął skrajny punkt (jak w nowoczesnych silnikach dwusuwowych). Umożliwiło to automatyczne wydalanie spalin i wprowadzenie nowego ładunku mieszanki.

Charakterystyczną cechą silnika Barnett było to, że świeża mieszanka była ściskana przez tłok przed zapłonem.

Rysunek jednego z silników Barnett:

W latach 1853–57Włoscy wynalazcy Eugenio Barzanti i Felice Matteucci opracowali i opatentowali 5-litrowy dwucylindrowy silnik spalinowy.
  Patent został przyznany przez biuro w Londynie, ponieważ prawo włoskie nie mogło zagwarantować wystarczającej ochrony.

Budowa prototypu została powierzona Bauer & Co. Mediolanu » (Helvetica)i ukończony na początku 1863 r. Sukces silnika, który był znacznie bardziej wydajny niż silnik parowy, był tak wielki, że firma zaczęła otrzymywać zamówienia z całego świata.

Wczesny, jednocylindrowy silnik Barzanti-Matteucci:

Dwucylindrowy model silnika Barzanti-Matteucci:

Matteucci i Barzanti zawarli umowę na produkcję silników z jedną z belgijskich firm. Barzanti wyjechał do Belgii, aby osobiście obserwować pracę i nagle zmarł na tyfus. Wraz ze śmiercią Barzanti wszystkie prace związane z silnikiem zostały przerwane, a Matteucci powrócił do swojej poprzedniej pracy jako inżynier hydraulik.

W 1877 r. Matteucci twierdził, że on i Barzanti byli głównymi twórcami silnika spalinowego, a silnik zbudowany przez Augusta Otto był bardzo podobny do silnika Barzanti-Matteucci.

Dokumenty dotyczące patentów Barzanti i Matteucci znajdują się w archiwum biblioteki Museo Galileo we Florencji.

Najważniejszym wynalazkiem Nikolausa Otto był silnik czterocyklowy  - Cykl Otto. Ten cykl do dziś leży u podstaw działania większości silników benzynowych i benzynowych.

Cykl czterosuwowy był największym osiągnięciem technicznym Otto, ale wkrótce stało się jasne, że kilka lat przed jego wynalazkiem dokładnie taką samą zasadę działania silnika opisał francuski inżynier Bo de Rocha (patrz wyżej). Grupa francuskich przemysłowców zakwestionowała patent Otto w sądzie, sąd uznał ich argumenty za przekonujące. Prawa Otto wynikające z jego patentu zostały znacznie zmniejszone, w tym anulowano jego monopol na cykl czterech cykli.

Pomimo faktu, że konkurenci rozpoczęli produkcję silników czterosuwowych, model Otto wypracowany przez wieloletnie doświadczenie był nadal najlepszy, a popyt na nie ustał. Do 1897 r. Wyprodukowano około 42 tys. Takich silników o różnych mocach. Jednak fakt, że jako paliwo zastosowano lżejszy gaz, znacznie zawęził zakres ich zastosowania.
Liczba gazowni i gazowni była niewielka nawet w Europie, a w Rosji były tylko dwie - w Moskwie i Petersburgu.

W 1865 rFrancuski wynalazca Pierre Hugo otrzymał patent na maszynę, która była pionowym, jednocylindrowym silnikiem dwustronnego działania, w którym zastosowano dwie gumowe pompy napędzane wałem korbowym.

Później Hugo zaprojektował silnik poziomy podobny do silnika Lenoir.

Science Museum, Londyn.

W 1870 rAustro-węgierski wynalazca Samuel Marcus Siegfried zaprojektował silnik spalinowy na paliwo ciekłe i zamontował go na czterokołowym wózku.

Dziś ten samochód jest dobrze znany jako Pierwszy Samochód Marcusa.

W 1887 roku, we współpracy z Bromovsky & Schulz, Marcus zbudował drugi samochód, Second Marcus Car.

W 1872 r, amerykański wynalazca opatentował dwucylindrowy silnik spalinowy o stałym ciśnieniu, napędzany naftą.
  Brighton nazwał swój silnik Ready Motor.

Pierwszy cylinder służył jako sprężarka, wtłaczając powietrze do komory spalania, do której stale dostarczano naftę. W komorze spalania mieszanina została zapalona i poprzez mechanizm szpulowy wszedł do drugiego cylindra roboczego. Istotną różnicą w stosunku do innych silników było to, że mieszanka paliwowo-powietrzna wypalała się stopniowo i pod stałym ciśnieniem.

Osoby zainteresowane termodynamicznymi aspektami silnika mogą przeczytać o cyklu Brightona.

W 1878 rSzkocki inżynier Sir (rycerz w 1917 r.)  opracował pierwszy silnik dwusuwowy z zapłonem sprężonej mieszanki. Opatentował go w Anglii w 1881 roku.

Silnik działał w ciekawy sposób: powietrze i paliwo były dostarczane do prawego cylindra, tam był mieszany i ta mieszanina była wtłaczana do lewego cylindra, gdzie mieszanina została zapalona ze świecy. Nastąpiło rozszerzenie, oba tłoki opuściły lewy cylinder (przez lewą rurę odgałęzioną)  gazy spalinowe zostały wyrzucone, a nowa porcja powietrza i paliwa została zassana do prawego cylindra. Po bezwładności tłoki uniosły się i cykl się powtórzył.

W 1879 rzbudował całkowicie niezawodną benzynę pchnij pociągnij  silnik i mam na to patent.

Jednak prawdziwy geniusz Benz przejawiał się w tym, że w kolejnych projektach udało mu się łączyć różne urządzenia (przepustnica, zapłon iskrowy z akumulatora, świecy zapłonowej, gaźnika, sprzęgła, skrzyni biegów i chłodnicy)  na ich produkty, które z kolei stały się standardem dla wszystkich inżynierii mechanicznej.

W 1883 r. Benz założył firmę z silnikiem gazowym Benz & Cie, aw 1886 r. Opatentował czterosuwowy  silnik, którego używał w swoich samochodach.

Dzięki sukcesowi Benz & Cie, Benz był w stanie zaprojektować powozy bez koni. Łącząc doświadczenie w produkcji silników i wieloletnie hobby - projektowanie rowerów, do 1886 roku zbudował swój pierwszy samochód i nazwał go „Benz Patent Motorwagen”.

Konstrukcja mocno przypomina trójkołowy.

Jednocylindrowy czterosuwowy silnik spalinowy o pojemności 954 cm3, ustawiony na „ Benz Patent Motorwagen".

Silnik został wyposażony w duże koło zamachowe (używane nie tylko do równomiernego obrotu, ale także do rozruchu), 4,5-litrowy zbiornik gazu, gaźnik parownika i zawór suwakowy, przez który paliwo wchodziło do komory spalania. Zapłon został przeprowadzony za pomocą świecy zapłonowej Benz własnej konstrukcji, do której napięcie było doprowadzane z cewki Rumkorfa.

Chłodzenie stanowiła woda, ale nie zamknięty cykl, ale odparowanie. Para uciekała do atmosfery, więc samochód musiał być tankowany nie tylko benzyną, ale także wodą.

Silnik rozwinął moc 0,9 KM. przy 400 obrotach na minutę i przyspieszając samochód do 16 km / h.

Karl Benz jedzie swoim samochodem.

Nieco później, w 1896 roku, Karl Benz wynalazł silnik boksera (lub płaski silnik)  , w którym tłoki osiągają jednocześnie górny martwy punkt, równoważąc się w ten sposób.

Muzeum Mercedes-Benz w Stuttgarcie.

W 1882 rAngielski inżynier James Atkinson wynalazł cykl Atkinsona i silnik Atkinsona.

Silnik Atkinsona jest zasadniczo silnikiem czterosuwowym cykl Ottoale ze zmodyfikowanym mechanizmem korbowym. Różnica polegała na tym, że w silniku Atkinsona wszystkie cztery cykle miały miejsce podczas jednego obrotu wału korbowego.

Zastosowanie cyklu Atkinsona w silniku pozwoliło zmniejszyć zużycie paliwa i poziom hałasu podczas pracy z powodu niższego ciśnienia podczas wyczerpania. Ponadto silnik ten nie wymagał skrzyni biegów do napędzania mechanizmu dystrybucji gazu, ponieważ otwarcie zaworów wprawia wał korbowy w ruch.

Pomimo wielu zalet (w tym obchodzenie patentów Otto)  silnik nie jest szeroko rozpowszechniony ze względu na złożoność produkcji i pewne inne niedociągnięcia.
  Cykl Atkinsona pozwala uzyskać najlepszą wydajność środowiskową i wydajność, ale wymaga dużej prędkości. Przy niskich prędkościach wytwarza stosunkowo krótki moment i może utknąć.

Silnik Atkinsona jest teraz stosowany w pojazdach hybrydowych Toyota Prius i Lexus HS 250h.

W 1884 r, Brytyjski inżynier Edward Butler, podczas pokazu rowerowego London Stanley Cycle Show pokazał rysunki trójkołowca benzynowy silnik spalinowy, a w 1885 roku zbudował go i pokazał na tej samej wystawie, nazywając go „Velocycle”. Butler był również pierwszym, który użył tego słowa benzyna.

Patent na Velocycle został udzielony w 1887 r.

W Velocycle zainstalowano jednocylindrowy czterosuwowy silnik benzynowy ICE wyposażony w cewkę zapłonową, gaźnik, przepustnicę i chłodzenie cieczą. Silnik rozwinął moc około 5 KM. o objętości 600 cm3 i przyspieszył samochód do 16 km / h.

Z biegiem lat Butler poprawił osiągi swojego pojazdu, ale odmówiono mu możliwości przetestowania go z powodu „Ustawy o czerwonej fladze” (opublikowany w 1865 r.)  zgodnie z którym pojazdy nie powinny przekraczać prędkości przekraczającej 3 km / h. Ponadto w samochodzie miały być obecne trzy osoby, z których jedna miała jechać przed samochodem z czerwoną flagą (takie są środki bezpieczeństwa) .

W angielskim czasopiśmie Mechanic z 1890 roku Butler napisał: „Władze zakazują używania samochodu na drogach, w wyniku czego odmawiam dalszego rozwoju”.

Z powodu braku zainteresowania samochodem Butler rozebrał go na złom i sprzedał prawa patentowe Harry'emu J. Lawsonowi. (producent rowerów) który nadal produkował silnik do użytku na łodziach.

Sam Butler przystąpił do stworzenia silników stacjonarnych i okrętowych.

W 1891 r, Herbert Aykroyd Stewart, we współpracy z Richardem Hornsby i Sonsem, zbudował silnik Hornsby-Akroyd, w którym paliwo (nafta) było wtryskiwane pod ciśnieniem do dodatkowy aparat (ze względu na kształt nazywano go „gorącą kulą”)zamontowany na głowicy cylindrów i połączony z komorą spalania wąskim przejściem. Paliwo zapalało się z gorących ścian komory pomocniczej i wpadło do komory spalania.

1. Dodatkowa kamera (gorąca kula).
  2. Cylinder.
  3. Tłok.
  4. Carter.

Aby uruchomić silnik, zastosowano lampa lutowniczą, za pomocą której podgrzewano dodatkową kamerę (po uruchomieniu ogrzewany był spalinami). Z tego powodu silnik Hornsby-Akroyd, który był prekursorem silnika wysokoprężnego zaprojektowanego przez Rudolfa Diesel, często nazywany „pół-dieslem”. Jednak rok później Aykroyd ulepszył silnik, dodając „płaszcz wodny” (patent z 1892 r.), Który pozwolił na zwiększenie temperatury w komorze spalania poprzez zwiększenie stopnia sprężania, a teraz nie było potrzeby stosowania dodatkowego źródła ciepła.

W 1893 rRudolf Diesel otrzymał patenty na silnik cieplny i zmodyfikowany „cykl Carnota” zatytułowany „Metoda i aparatura do przekształcania ciepła w pracę”.

W 1897 r. W zakładzie inżynieryjnym w Augsburgu (od 1904 MAN), przy udziale finansowym firm Friedricha Kruppa i braci Sulzer, powstał pierwszy działający silnik wysokoprężny Rudolf Diesel
  Moc silnika wynosiła 20 koni mechanicznych przy 172 obrotach na minutę, wydajność 26,2% przy wadze pięciu ton.
  To znacznie przekroczyło istniejące silniki Otto o wydajności 20% i morskie turbiny parowe o wydajności 12%, które wzbudziły żywe zainteresowanie przemysłu w różnych krajach.

Silnik wysokoprężny był czterosuwowy. Twórca stwierdził, że wydajność silnika spalinowego wzrasta ze wzrostu współczynnika sprężania palnej mieszanki. Ale niemożliwe jest silne ściśnięcie palnej mieszaniny, ponieważ wtedy ciśnienie i temperatura rosną i samozapala się z wyprzedzeniem. Dlatego Diesel postanowił nie sprężać palnej mieszanki, ale czyste powietrze i wtryskiwać paliwo do cylindra pod wysokim ciśnieniem na końcu sprężania.
Ponieważ temperatura sprężonego powietrza osiągnęła 600-650 ° C, paliwo samorzutnie zapalało się, a gazy, rozszerzając się, poruszały tłok. W ten sposób silnik wysokoprężny był w stanie znacznie zwiększyć wydajność silnika, pozbyć się układu zapłonowego i zastosować wysokociśnieniową pompę paliwa zamiast gaźnika
  W 1933 roku Elling proroczo napisał: „Kiedy zacząłem pracować nad turbiną gazową w 1882 roku, byłem głęboko przekonany, że mój wynalazek będzie poszukiwany w przemyśle lotniczym”.

Niestety Elling zmarł w 1949 r. I nie przetrwał ery lotnictwa turboodrzutowego.

Jedyne zdjęcie, które można znaleźć.

Może ktoś znajdzie coś o tej osobie w Norweskim Muzeum Techniki.

W 1903 rKonstantin Eduardowicz Tsiolkovsky w czasopiśmie „Scientific Review” opublikował artykuł „Eksplorowanie przestrzeni świata za pomocą urządzeń reaktywnych”, w którym po raz pierwszy udowodnił, że rakieta zdolna do wykonania lotu kosmicznego jest rakietą. W artykule zaproponowano również pierwszy projekt rakiet dalekiego zasięgu. Jego ciało było wydłużoną metalową komorą wyposażoną w silnik odrzutowy (który jest również silnikiem spalinowym)  . Jako paliwo i środek utleniający zaproponował zastosowanie odpowiednio ciekłego wodoru i tlenu.

Prawdopodobnie na tej notatce rakietowej i kosmicznej część historyczna powinna zostać ukończona, ponieważ nadszedł XX wiek i wszędzie zaczęły być produkowane silniki spalinowe.

Posłowie filozoficzne ...

K.E. Ciołkowski wierzył, że w dającej się przewidzieć przyszłości ludzie nauczą się żyć, jeśli nie na zawsze, to przynajmniej przez bardzo długi czas. W związku z tym na Ziemi będzie mało miejsca (zasobów), a statki będą musiały przenieść się na inne planety. Niestety coś na tym świecie poszło nie tak i przy pomocy pierwszych rakiet ludzie postanowili po prostu zniszczyć swój własny ...

Dziękujemy wszystkim, którzy czytają.

Wszelkie prawa zastrzeżone © 2016
Wszelkie wykorzystanie materiałów jest dozwolone tylko z aktywnym linkiem do źródła.

Na początku warto wspomnieć, że niemożliwe jest przypisanie pełnego autorstwa w tym obszarze nikomu konkretnie.

Na przykład już w rękopisach Heron of Alexandria (150 pne) zasugerowano, że możliwe jest użycie siły pary do napędzania mechanizmów i tworzenia napędu. Później podobna myśl przeważyła nad Leonardo da Vinci. W 1643 r. Evangelista Torricelli opisał efekt siły ciśnienia powietrza. Pozostali jednak tylko autorami pomysłów. Autorami (twórcami) ICE są inni.

W 1680 roku Holender Christian Huygens zaprojektował pierwszy silnik mocy, który opierał się na zjawisku rozszerzania się gazu w cylindrze podczas wybuchu prochu. W rzeczywistości był to pierwszy silnik spalinowy!

Fizyk Denis Papen badał działanie tłoka w cylindrze. W 1690 roku w Marburgu stworzył silnik parowy, który wykonał użyteczną pracę, ogrzewając i skraplając parę. Był to jeden z pierwszych kotłów parowych. Projekt silnika parowego (cylindra i tłoka) Denis Papen skłonił Leibniza. Przez stulecia wysiłki wielu inżynierów ulepszyły silnik parowy, wśród nich był James Watt, który po raz pierwszy użył terminu „moc” w znaczeniu mocy.

Małe warsztaty nie zawsze mogły używać silnika parowego. Faktem jest, że taki silnik miał bardzo niską sprawność (mniej niż 10%). Ponadto jego użycie wiązało się z dużymi kosztami i problemami: aby go uruchomić, konieczne było rozpalenie ognia i doprowadzenie oparów. Nawet jeśli samochód był potrzebny tylko od czasu do czasu, musiał być cały czas trzymany w parach. To było niewygodne. W małym przemyśle potrzebny był silnik o małej mocy, zajmujący niewiele miejsca, który można było uruchomić i zatrzymać w dowolnym momencie i bez długich przygotowań.

Alessandro Volta (1777): w kapsule mieszanina powietrza i gazu węglowego została wysadzona iskrą elektryczną. W 1807 roku szwajcarski Izaak de Rivac otrzymał patent na zastosowanie mieszanki powietrza z gazem węglowym jako środka do generowania energii mechanicznej.

1801 rok. Philip Lebon

W ostatnim roku XVIII wieku francuski inżynier Philip Lebon (1769-1804) odkryli gaz świetlny. Tradycja przypisuje swój sukces przypadkowi: Lebon zobaczył, jak gaz wypływa z naczynia z podpalonymi trocinami i zdał sobie sprawę, jakie korzyści można uzyskać z tego zjawiska. W 1799 r. Otrzymał patent na zastosowanie i metodę wytwarzania gazu z lamp poprzez destylację na sucho drewna lub węgla. Odkrycie to miało ogromne znaczenie przede wszystkim dla rozwoju technologii oświetleniowej. We Francji, a następnie w innych krajach europejskich, lampy gazowe zaczęły skutecznie konkurować ze świecami. Lekki gaz nadawał się jednak nie tylko do oświetlenia. W 1801 r. Lebon uzyskał patent na budowę silnika gazowego. Zasada działania tej maszyny opierała się na dobrze znanej właściwości odkrytego gazu: jego mieszanina z powietrzem eksplodowała podczas zapłonu z wydzieleniem dużej ilości ciepła. Produkty spalania szybko się rozwijały, wywierając silną presję na środowisko. Tworząc odpowiednie warunki, możesz wykorzystać uwolnioną energię w interesie człowieka.

W silniku Lebona zastosowano dwie sprężarki i komorę mieszania. Jedna sprężarka miała pompować sprężone powietrze do komory, a druga - sprężone światło z generatora gazu. Następnie mieszanina gazowo-powietrzna weszła do cylindra roboczego, gdzie uległa zapłonowi. Silnik miał podwójne działanie, to znaczy naprzemiennie działające komory robocze znajdowały się po obu stronach tłoka. W rzeczywistości Lebon wpadł na pomysł silnika spalinowego, ale w 1804 roku zmarł, nie mając czasu na zrealizowanie swojego wynalazku.

Ale jego pomysł trwał nadal! Rzeczywiście, zasada działania silnika gazowego jest znacznie prostsza niż w przypadku silnika parowego, ponieważ tutaj samo paliwo wywiera bezpośrednio nacisk na tłok, podczas gdy w silniku parowym energia cieplna jest najpierw przekazywana do nośnika - pary wodnej, która wykonuje użyteczną pracę. W kolejnych latach kilku wynalazców z różnych krajów próbowało stworzyć sprawny silnik opalany gazem. Jednak wszystkie te próby nie doprowadziły do \u200b\u200bpojawienia się na rynku silników, które z powodzeniem mogłyby konkurować z silnikami parowymi.

Kolejny ważny krok został podjęty w 1825 r., Kiedy Michael Faraday otrzymał benzen z węgla, pierwszego ciekłego paliwa do silnika spalinowego.

1862 rok. Etienne Lenoir

Etienne Lenoir(1822–1900) został zmuszony porzucić marzenie o zostaniu inżynierem i zaczął pracować jako kelner w dość bezpretensjonalnej restauracji „Idolate Parisian”. Wśród stałych bywalców instytucji często spotykali się z właścicielami warsztatów i mechaników. Tak więc, serwując przekąski i dostarczając alkohol, młody człowiek żył z problemami mechaników i inżynierów, aw jego umyśle pojawił się już śmiały plan, aby zasadniczo poprawić taką ciekawość jak silnik. Wkrótce po opuszczeniu garnizonu Lenoir wszedł do pracy w jednym z warsztatów, gdzie jego obowiązkiem było komponowanie nowych emalii. Mniej więcej rok później, po kłótni z właścicielem, Lenoir stał się samotnym mechanikiem, naprawiającym wszystko z rzędu - od załóg po latryny i przybory kuchenne. Po pewnym czasie pracy, nie zyskując ani wdzięczności, ani pieniędzy, wszedł do mechaniki i odlewni włoskiego Marinoni, który z pomocą Lenoira został przekształcony w warsztat galwanoplastyczny. Wreszcie Lenoir prowadził wygodne życie i miał okazję eksperymentalnego wynalazku. W tym czasie stworzył własne warianty silnika elektrycznego małej mocy, regulatora dynamo i wodomierza. Lenoir opatentował wszystkie swoje wynalazki i kontynuował eksperymenty.

Pierwszy prototypowy silnik mile zaskoczył Lenoira i jego sponsora Marinoni ich bezszelestnością. Były też wady - zbyt szybko nagrzewał się podczas pracy i wymagał zasadniczo odmiennego chłodzenia. Z powodu błędów prawnych samochód Lenoira został zaplombowany (jednak nie ma srebrnej podszewki), dlatego skłonił go do założenia własnej firmy. I bardzo szybko firma rozpoczęła prace nad produkcją silników gazowych „Lenoir and Co.” Silnik Lenoir, o mocy 4 koni mechanicznych, został wyprodukowany przez francuskie firmy Marinoni, Lefebvre, Gauthier i niemiecką firmę Kun.

W 1860 roku Lenoir otrzymał patent na swój wynalazek, aw tym samym roku niemiecki inżynier Otto poznał silnik, który później założył firmę z Langen do produkcji takich silników. To właśnie ta firma, która najpierw uwielbiała dzieło Lenoira, następnie odbiera laury.

Maszynę Lenoir z powodzeniem zademonstrowano na wystawie w Paryżu w 1862 r. Francuski magazyn Illyustrasion przedstawił publicznie plan i opis omnibusa Lenoir - trzykołowej ośmioosobowej załogi z tym silnikiem. To był ciekawy czas - czas inżynierii odważnych i niewyczerpanych pomysłów i możliwości. Najbardziej odważne i rewolucyjne decyzje prześladowały genialnych „techników” na całym świecie - czekała nas era postępu. W grudniu 1872 r. Silnik gazowy Lenoir został zainstalowany na sterowcu, testy zakończyły się powodzeniem. Sława Lenoira była jednak krótkotrwała - już w 1878 r. Minęli go Niemcy - głośna i nieporęczna czterosuwowa maszyna jego byłego kolegi Otto z dużym pionowym kołem zamachowym działała z wydajnością 16%, podczas gdy w dwusuwowym silniku Lenoir osiągnęła tylko 5% . Oczywiście rekord został pobity.

1878 rok. August Otto i jego miary

W 1864 r August Otto  Otrzymał patent na swój model silnika gazowego iw tym samym roku zawarł umowę z bogatym inżynierem Langenem na działanie tego wynalazku. Wkrótce powstała firma Otto and Company. Na pierwszy rzut oka silnik Otto był krok do tyłu w porównaniu z silnikiem Lenoir. Cylinder był pionowy. Wał obrotowy umieszczono z boku nad cylindrem. Wzdłuż osi tłoka przymocowano do niej szynę połączoną z wałem. Silnik pracował w następujący sposób. Obracający się wał uniósł tłok, w wyniku czego pod tłokiem utworzyła się rzadka przestrzeń i zasysano mieszaninę powietrza i gazu. Potem mieszanina się zapaliła.

Ani Otto, ani Langen nie posiadali wystarczającej wiedzy w dziedzinie elektrotechniki i odmówili elektrycznego zapłonu. Zapłon przeprowadzili otwarty płomień przez rurkę. Podczas wybuchu ciśnienie pod tłokiem wzrosło do około 4 atm. Pod wpływem tego ciśnienia tłok unosił się, aż wytworzyło się pod nim podciśnienie. Zatem energia spalonego paliwa została wykorzystana w silniku z maksymalną kompletnością. To było główne oryginalne znalezisko Otto. Skok tłoka w dół rozpoczął się pod wpływem ciśnienia atmosferycznego, zawór wydechowy otworzył się, a tłok wyparł spaliny swoją masą. Ze względu na bardziej kompletną ekspansję produktów spalania, wydajność tego silnika była znacznie wyższa niż wydajność silnika Lenoir i osiągnęła 16%, czyli przekroczyła wydajność najlepszych silników parowych tamtych czasów.

Najtrudniejszym problemem związanym z tą konstrukcją silnika było stworzenie mechanizmu do przenoszenia ruchu zębatki na wał. W tym celu opracowano specjalne urządzenie transmisyjne z kulkami i krakersami. Kiedy tłok z prętem wystartował, krakersy, pokrywające wał swoimi pochyłymi powierzchniami, oddziaływały z kulkami, aby nie zakłócały ruchu pręta, ale gdy tylko zębatka zaczęła się przesuwać w dół, kulki stoczyły się po pochyłej powierzchni krakersów i przycisnęły je mocno do wału, zmuszając go obracać. Taka konstrukcja zapewnia żywotność silnika.

Od silników Otto  były prawie 5 razy bardziej ekonomiczne niż silniki Lenoira, od razu zaczęły być bardzo poszukiwane. W kolejnych latach wyprodukowano około pięciu tysięcy sztuk. Otto ciężko pracował, aby ulepszyć swój projekt.

Wkrótce zębaty zębatek zastąpiono zębatką korbową (wielu było zdezorientowanych widokiem zębatki, szybując w ułamku sekundy, ponadto jego ruchowi towarzyszyła nieprzyjemna grzechotka).

Ale najbardziej znaczący z jego wynalazków powstał w 1877 r., Kiedy Otto uzyskał patent na nowy silnik czterosuwowy. Ten cykl do dziś leży u podstaw działania większości silników benzynowych i benzynowych. W 1878 r. Nowe silniki zostały już wprowadzone do produkcji.

We wszystkich wcześniejszych silnikach gazowych mieszanina gazu i powietrza została zapalona w cylindrze roboczym pod ciśnieniem atmosferycznym. Jednak efekt eksplozji był silniejszy, ciśnienie było większe. Dlatego podczas kompresji mieszaniny wybuch powinien być silniejszy. W nowym silniku gazowym Otto sprężono gaz do 3 atm., W wyniku czego silnik stał się mniejszy, ale jego moc wzrosła.

Aby wał był bardziej równomierny, został wyposażony w masywne koło zamachowe. Rzeczywiście, z czterech skoków tłoka, tylko jeden odpowiadał użytecznej pracy, a koło zamachowe musiało dawać energię dla następnych trzech skoków (lub, co jest takie samo, podczas 1,5 obrotów). Mieszanina została, jak poprzednio, zapalona przez otwarty płomień. Ze względu na połączenie korbowe z wałem nie było możliwe rozszerzenie gazu do atmosfery, a zatem wydajność silnika nie była znacznie wyższa niż w poprzednich modelach. Okazało się jednak, że było ono najwyższe dla ówczesnych silników cieplnych.

Cykl czterosuwowy był największym osiągnięciem technicznym Otto. Ale wkrótce stało się jasne, że kilka lat przed jego wynalazkiem dokładnie taką samą zasadę działania silnika opisał francuski inżynier Vaux de Roche. Grupa francuskich przemysłowców zakwestionowała patent Otto w sądzie. Sąd uznał ich argumenty za przekonujące. Prawa Otto wynikające z jego patentu zostały znacznie zmniejszone, w tym anulowano jego monopol na cykl czterech cykli. Otto boleśnie doświadczył tej porażki, tymczasem sprawy jego firmy wcale nie szły dobrze. Chociaż konkurenci zaczęli produkować silniki czterosuwowe, model Otto sprawdzony przez wiele lat produkcji był nadal najlepszy, a popyt na nie ustał. Do 1897 r. Wyprodukowano około 42 tys. Takich silników o różnych mocach.

Jednak fakt, że jako paliwo zastosowano lżejszy gaz, znacznie zawęził zakres pierwszych silników spalinowych. Liczba gazowni i gazowni była niewielka nawet w Europie, a w Rosji były tylko dwie - w Moskwie i Petersburgu. Dlatego poszukiwanie nowego paliwa do silnika spalinowego nie zakończyło się. Niektórzy wynalazcy próbowali wykorzystywać ciekłe opary jako gaz. W 1872 roku amerykański Brighton próbował użyć nafty w tym charakterze. Jednak nafta nie odparowała dobrze, a Brighton przeszedł na lżejszy produkt naftowy - benzynę. Aby jednak silnik na paliwo ciekłe skutecznie konkurował z silnikiem gazowym, konieczne było stworzenie specjalnego urządzenia (później stało się znane jako gaźnik) w celu odparowania benzyny i uzyskania jej palnej mieszanki z powietrzem. W tym samym 1872 roku Brighton wymyślił jeden z pierwszych tak zwanych „wyparnych” gaźników, ale działał niezadowalająco.

Niemiecki Maybach Zaproponował, aby nie odparowywać benzyny, ale dokładnie rozpylać ją w powietrzu. Zapewniło to równomierny rozkład mieszaniny wzdłuż cylindra, a samo parowanie nastąpiło już w cylindrze pod działaniem ciepła sprężania. Aby zapewnić atomizację, benzyna została wciągnięta przez strumień powietrza przez dyszę dozującą. Strumień został wykonany w postaci jednego lub więcej otworów w rurze, prostopadłych do przepływu powietrza. Aby utrzymać ciśnienie, zapewniono mały zbiornik z pływakiem, który utrzymywał poziom na danej wysokości, dzięki czemu ilość wlotu benzyny była proporcjonalna do ilości napływającego powietrza. Gaźnik składał się zatem z dwóch części: komory pływakowej i komory mieszania. Paliwo swobodnie wchodziło do komory ze zbiornika przez rurkę i było utrzymywane na tym samym poziomie za pomocą pływaka, który wznosił się wraz z poziomem paliwa, a podczas napełniania za pomocą dźwigni obniżył igłę, a tym samym zamknął dostęp do paliwa. Ilość mieszanki dostarczanej do cylindra była kontrolowana przez obrócenie przepustnicy (przepustnicy).

Niemiecki inżynier Julius Daimler. Przez wiele lat pracował w Otto i był członkiem jej zarządu. Na początku lat 80. zaproponował szefowi projekt kompaktowego silnika benzynowego, który mógłby być wykorzystywany w transporcie. Otto (jak kiedyś Watt w podobnej sytuacji) zareagował chłodno na propozycję Daimlera. Następnie Daimler wraz ze swoim przyjacielem Wilhelmem Maybachem podjął odważną decyzję - w 1882 roku opuścili firmę Otto i nabyli mały warsztat pod Stuttgartem. W 1883 r. Powstał pierwszy silnik benzynowy z zapłonem z rozgrzanej do czerwoności pustej rurki otwartej w cylindrze.

Tymczasem inny Niemiec, Karl Benz, właściciel Benz & Co. z Mannheim, opracował własny silnik z zapłonem elektrycznym. W 1886 roku wypuścił samochód trójkołowy, który można uznać za pierwszy prawdziwy samochód. W tym samym roku Daimler wbudował silnik w nadwozie.

Pierwsze silniki spalinowe były jednocylindrowe, a w celu zwiększenia mocy silnika zwykle zwiększały objętość cylindra. Następnie zaczęli to osiągać, zwiększając liczbę cylindrów. Pod koniec XIX wieku pojawiły się silniki dwucylindrowe, a od początku XX wieku zaczęły się rozprzestrzeniać silniki czterocylindrowe. Te ostatnie zostały rozmieszczone w taki sposób, że w każdym z cylindrów cykl czterosuwowy został przesunięty o jeden suw tłoka. Dzięki temu uzyskano dobrą jednorodność obrotu wału korbowego.

Historia silnika Diesla.

Obecnie słowo „diesel” u większości ludzi kojarzy się tylko z silnikiem spalinowym z zapłonem samoczynnym, napędzanym paliwem ciekłym. I niewielu wie, że silnik ten nosi imię niemieckiego wynalazcy - Rudolfa Christiana Karla Diesla (1858–1913).

Rodzice Rudolfa byli introligatorami, księgarniami. Rodzina prowadzi drzewo genealogiczne z teskańskiego miasta Pesnek (Niemcy). Jednak Rudolf urodził się w Paryżu 18 marca 1858 r.

Rodzina jego ojca, Theodore Diesel, mieszkała w tym mieście przez wiele lat i nikt nie pamiętał, że byli Niemcami. Ale w 1870 r. Wybuchła wojna francusko-pruska i Diesels musiał przenieść się do Anglii. Później chłopiec został wysłany do krewnych w Augsburgu (Niemcy). Tam Rudolph ukończył z wyróżnieniem Wyższą Szkołę Politechniczną w Monachium. Muzyka, poezja i sztuka przyciągnęły Rudolfa tak samo jak matematykę. Występ młodzieży był fenomenalny, a wytrwałość w osiąganiu celu oszołomiła przyjaciół.

Wkrótce profesor Carl von Linde zaoferował mu stanowisko dyrektora w paryskim oddziale jego firmy. Wynalazca „lodówki Linde” zainteresował Diesla problemami silników cieplnych - silników parowych i spalinowych, które właśnie pojawiły się dzięki wynalazkom Nikolausa Augusta Otto.

W ciągu 10 lat Diesel opracował setki rysunków i obliczeń silnika absorpcyjnego typu amoniak. Fantazja młodego inżyniera nie znała granic - od miniaturowych silników do maszyn do szycia po gigantyczne stacjonarne jednostki wykorzystujące energię słoneczną! A jednak Diesel nie mógł stworzyć, nawet na papierze, wydajnego silnika.

Po rozpoczęciu budowy ekonomicznego silnika, zaproponowanego w 1824 r. Przez francuskiego oficera Nicola Leonarda Sadi Carnota (1796–1832), Diesel dokładnie przestudiował swoją jedyną nieśmiertelną rozprawę „Refleksje na temat siły ognia i maszyn, które mogą z niej korzystać”. Według Carnota w maksymalnie wydajnym silniku konieczne jest podgrzanie płynu roboczego do temperatury spalania paliwa tylko poprzez „zmianę objętości”, tj. szybka kompresja. Kiedy paliwo wybucha, musisz utrzymać stałą temperaturę. Jest to możliwe tylko przy jednoczesnym spalaniu paliwa i rozprężaniu ogrzanego gazu.

W 1890 r. Rudolph przeprowadził się do Berlina i ... zastąpił amoniak silnie podgrzanym sprężonym powietrzem. „W wyniku nieustannego dążenia do celu, w wyniku niekończących się obliczeń, w końcu wpadłem na pomysł, który napełnił mnie wielką radością”, napisał wynalazca. Konieczne jest wzięcie sprężonego gorącego powietrza zamiast amoniaku, wprowadzenie do niego rozpylonego paliwa i jednoczesne spalanie, rozprężenie mieszanki spalania używać jak największej ilości ciepła do użytecznej pracy. ”

W 1892 roku Diesel otrzymał patent, który okazał się jednym z najdroższych na świecie. A potem opublikował opis silnika. „Mój pomysł, napisał do rodziny, jest tak daleko przed wszystkim, co powstało w tej dziedzinie, że można śmiało powiedzieć - jestem pierwszy w tej nowej i najważniejszej sekcji technologii naszej małej kuli ziemskiej! Wyprzedzam najlepsze umysły ludzkości po obu stronach ocean! ”

Konstrukcje teoretyczne nigdy nie cieszyły się tak dużym zainteresowaniem specjalistów. Jednak większość oceniła ten pomysł jako praktycznie niewykonalny. Ale były też inne przykłady. „Z wielkim zainteresowaniem czytam twoją pracę: tak radykalnie i odważnie nikt nie przewidział zachodu słońca dla silnika parowego. I taka odwaga będzie także zwycięstwem!”, Napisał profesor M. Schratter. Diesel wierzył w swój samochód ...

1893 rok. Silnik wysokoprężny Etap 1.

Pierwszy prototypowy silnik został zbudowany już w 1893 roku w Augsburgu. Budowę prowadził sam Diesel. Natychmiast rozpoczęto testy, ale pierwszy prototyp eksplodował, wynalazca i jego asystent prawie umarli. Silnik wykorzystał pył z węgla brunatnego jako paliwo i nie chłodził wodą ścian cylindra.

Nie osiągając dodatniego wyniku w przypadku pyłu węglowego, Rudolph Diesel, po próbie użycia lekkiego gazu, ostatecznie wybrał paliwo płynne.

1894 rok. Silnik wysokoprężny Etap 2.

W lutym 1894 r. Rozpoczęto testy drugiego prototypowego silnika, w którym nafta była już stosowana jako paliwo.

1895 rok. Silnik wysokoprężny Etap 3.

Po dwóch pierwszych niepowodzeniach zaprojektował trzeci model. „Pierwszy silnik nie działa, drugi nie działa prawidłowo, trzeci będzie dobry!” - Diesel powiedział swojemu koledze Vogelowi. W 1895 r. Zakończono montaż trzeciej próbki, zawierającej wszystkie podstawowe elementy przyszłego silnika Diesla. Naprawdę okazał się dobry! Ale kiedy został stworzony, Diesel musiał zrezygnować z wielu swoich pierwotnych planów. Na przykład całkowicie nie był w stanie osiągnąć oczekiwanych rezultatów pracy silnika bez chłodzenia wodą. Chociaż możliwość takich prac, przewidywana teoretycznie przez Diesla, została udowodniona podczas testów, ale eksperymenty przekonały go, że nie było praktyczne wdrożenie jej w praktyce. Pozytywne wyniki pojawiły się dopiero po wyposażeniu silnika w chłodzenie wodne, a dostarczanie paliwa płynnego do cylindra i jego atomizację przeprowadzono za pomocą sprężonego powietrza. Odnośnie wprowadzenia chłodzenia wodnego, Diesel, wyjaśniając pracę i wyniki testów pierwszego prototypowego silnika w swoim raporcie dla Kongresu Związku Inżynierów Niemieckich, powie, co następuje: „Zwracam uwagę na fakt, że ta maszyna działała bez płaszcza wodnego, a zatem zdolność do pracy została udowodniona teoretycznie zapewnione bez chłodzenia wodnego. Ze względów praktycznych, przy dalszych wdrożeniach maszyny zastosowano płaszcz chłodzący, co umożliwia głównie uzyskanie tego samego rozmiaru ah cylinder świetną robotę. "

1896 rok. Silnik wysokoprężny Etap 4.

Pod koniec 1896 r. Zbudowano ostatnią, czwartą wersję prototypowego silnika o mocy 20 KM.

W oficjalnych testach przeprowadzonych w lutym 1897 r. Pod kierunkiem profesora M. Schroetera silnik ten zużywał 240 g nafty na 1 KM. na godzinę efektywna efektywność wynosiła 26%. Żaden z istniejących silników w tym czasie nie miał takich wskaźników. Silnik przeprowadzono w czterech cyklach. Podczas pierwszego suwu tłoka powietrze było zasysane do cylindra, podczas drugiego było sprężane do około 4 MPa, ogrzewając do około 600 ° C. A w medium ogrzewanym przez sprężanie powietrza przez dyszę (sprężone powietrze o ciśnieniu 5-6 MPa) zaczęto wprowadzać paliwo płynne (nafta). Dostając się do ogrzanego powietrza, paliwo samorzutnie zapalało się i paliło pod niemal stałym ciśnieniem (ale nie w stałej temperaturze, jak oczekiwał Diesel, opatentowanie cyklu). Doprowadzenie nafty do cylindra trwało około 1/5 trzeciego skoku tłoka. W pozostałej części kursu nastąpiła ekspansja produktów spalania. Podczas czwartego suwu tłoka spalone paliwo zostało uwolnione do atmosfery. Cykl pracy wytworzonego silnika był bardzo różny od opatentowanego.

Wystawa silników parowych w Monachium w 1898 roku była zwieńczeniem niesamowitego sukcesu Diesla. Zamówienia na silniki zostały nabyte przez niemieckie i zagraniczne przedsiębiorstwa o dużym popycie. Złoty deszcz spadł na 39-letniego inżyniera !!!

Porzuciwszy badania, Diesel zajął się handlem. Mając już sześć milionów fortun, założył przedsiębiorstwo zajmujące się budową pociągów elektrycznych, finansował loterie katolickie, kupował i sprzedawał wszelkiego rodzaju firmy. Ale to niesamowite - do tego czasu nie sprzedano nawet jednego silnika „układu Diesla”!

Skandal wybuchł, gdy pierwsze diesle nie były w stanie działać. Umowy są anulowane, płatności na rzecz Diesla są zawieszone. Fabryka Augsburga będąca własnością wynalazcy zbankrutowała. Z powodu mnóstwa drobnych problemów silnik wysokoprężny podważył jego reputację. Wymagana dokładność w produkcji wielu części znacznie przekroczyła poziom możliwości większości zakładów. Oprócz trudności technologicznych pojawiło się pytanie o stworzenie nowych materiałów żaroodpornych. Niektóre firmy zadeklarowały niezdolność silników Diesla do masowej produkcji ...

W obliczu muru wrogości w Niemczech Diesel nawiązał stosunki z zagranicznymi przemysłowcami. We Francji, Szwajcarii, Austrii, Belgii, Rosji i Ameryce.

1903 rok. Przygoda silnika Diesla w Rosji.

Gdy tylko wiadomość o nowym silniku rozeszła się po całym świecie przemysłowym, Emmanuel Nobel, właściciel zakładu inżynieryjnego w Sankt Petersburgu, od razu zrozumiał, że silniki diesla mają wielką przyszłość w Rosji. Ponieważ w Rosji istnieją niewyczerpane zasoby ropy naftowej, które nawet w czystej postaci, bez rafinacji, mogą stać się paliwem do nowego silnika. Cóż, oczywiście, przyniosło to korzyść nie tylko całej Wielkiej Rosji, ale także konkretnie rodzinie Nobel, która jest właścicielem spółki rafinerii ropy naftowej Braci Nobel. W 1897 r. Emmanuel Nobel próbował uzyskać patent na produkcję silnika w Rosji. Jednak Diesel, skąpany w promieniach światowej sławy, zażądał wygórowanej ceny - pół miliona rubli w złocie. Chudy Szwed postanowił poczekać na bardziej odpowiedni moment na zawarcie umowy. Rok później projektant, który otrzymał realistyczne pomysły na temat prawa biznesu, obniżył cenę do 800 tysięcy marek.

Po uzyskaniu patentu Nobel popełnił akt bezprecedensowego altruizmu: zasugerował, że wszystkie rosyjskie fabryki o odpowiednim profilu, korzystając z rysunków patentu, rozpoczną produkcję silników Diesla. Jednak z uwagi na fakt, że do tego czasu autorytet silnika na Zachodzie został poważnie wstrząśnięty, nikt nie był skłonny. I inżynierowie z fabryki Nobla zaczęli samodzielnie opracowywać modyfikację silnika pracującego na oleju. W listopadzie 1899 r. „Olejowy” silnik wysokoprężny o mocy 20 KM. był gotowy. Na paryskiej wystawie w 1900 roku główny projektant, profesor George Filippovich Depp udowodnił, że rosyjski olej napędowy jest lepszy od zagranicznych analogów. Głównym zadaniem Nobla było uzyskanie od departamentu wojskowego zamówienia na instalację silników Diesla na okrętach wojennych. W 1903 r. W Petersburgu, a także w Zakładzie Inżynieryjnym w Kolomnej, zaczęto produkować silniki o mocy 150 KM. Początkowo silniki Diesla były instalowane na dwóch statkach partnerskich Nobla - Vandal i Sarmat. Zalety silnika olejowego w porównaniu z silnikiem parowym były tak oczywiste, że właściciele firm żeglugowych zaczęli ścigać się, aby wyposażyć swoje statki w silniki Diesla.

Podczas gdy europejskie mocarstwa spierały się o to, kto powinien rozpocząć produkcję silników a la Diesel, Rosja rozpoczęła ich masową produkcję i kilka rodzajów jednocześnie: stacjonarne, szybkie, okrętowe, wsteczne itp. Silniki Diesla zostały wyprodukowane w Kołomnej, Rydze, Nikołajewie, Charkowie i , oczywiście, fabryka Ludwiga Nobla w Petersburgu (Olej Nobla w silnikach Nobla za pieniądze Nobla). W Europie silnik Diesla był nawet nazywany „silnikiem rosyjskim”. Diesel chętnie współpracował z rosyjskimi przemysłowcami - jako jedyni regularnie wypłacali dywidendę za niego wynalazcy.

Kontynuacja

  „Wynalazek ... nigdy nie był jedynie produktem twórczej wyobraźni: jest wynikiem związku myśli abstrakcyjnej ze światem materialnym ... Historia uważa, że \u200b\u200bwynalazca nie jest tym, który wyraził pierwsze takie pomysły z różnym stopniem pewności, ale tym, który wdrożył jego własny pomysł, który mógł migotać w umysłach wielu innych ludzi ... ”

Pojawienie się niedrogiego pracującego silnika oznaczało zwycięstwo ropy nad węglem, dlatego właścicielom Ruhry nie podobało się to. Pomimo sukcesów nowego typu silnika ataki złych życzeń na Rudolpha Diesel i jego silnik nie osłabiły: „Olej napędowy niczego nie wynalazł… zbierał tylko wynalazki…”

W 1912 r. Rudolph Diesel przybywa do Ameryki. Społeczność inżynierów na świecie jest przyzwyczajona do postrzegania go jako głównego specjalisty odnoszącego sukcesy w zenicie sławy. Nie bez powodu nowojorskie gazety poinformowały swoich czytelników o przybyciu „Dr. Diesel, słynnego inżyniera dyplomu z Monachium”. W salach wykładowych, w których prowadził prezentacje, w holu hoteli i holu teatrów korespondenci oblegali go wszędzie. Sam Edison - czarodziej amerykańskiego wynalazku - publicznie stwierdził, że silnik Rudolpha Diesel jest kamieniem milowym w historii ludzkości.

Prawidłowy, powściągliwy, ubrany w ściśle czarny frak, Diesel ze stoickim spokojem znosił długie i pompatyczne występy publiczności. I żaden z amerykańskich inżynierów słuchających jego przemowy nie mógł nawet podejrzewać, że genialny mówca, który mówił doskonale po angielsku o perspektywach swojego silnika, był w rozpaczliwej sytuacji, bliski całkowitego upadku, i nie powiedział ani słowa o tych trudnościach, tęskni niepowodzenia, ataki i nieufność, z jaką jego wynalazek wszedł w życie.

Jednocześnie, przewidując lub przewidując nieuchronność jego upadku, natychmiast po powrocie do Monachium, Diesel kupuje akcje firmy zajmującej się samochodami elektrycznymi, która wkrótce zbankrutowała pożyczonymi pieniędzmi. W rezultacie musiał obliczyć prawie wszystkich sług i postawić dom, aby zrealizować swój ostatni plan, w którym nikt nie był oddany. W następnym roku Diesel zaczął podróżować: najpierw odwiedził Paryż, Berlin, Amsterdam, a następnie wraz z żoną odwiedził Sycylię, Neapol, Capri i Rzym. „Pożegnamy się z tymi miejscami. Nigdy więcej ich nie zobaczymy”. Kiedyś rzucił takie dziwne zdanie, ale jego żona nie zwróciła na nią uwagi, ale przypomniała sobie i zrozumiała ją dopiero później, kiedy wszystko już się wydarzyło. Następnie olej napędowy udaje się do Alp Bawarskich do Sulzer, którego zakład przeszedł kiedyś praktykę inżynierską. Starych przyjaciół uderzyły zmiany, które zaszły ostatnio w Rudolphie. Zawsze powściągliwy i ostrożny, najwyraźniej stracił te cechy bez śladu iz widoczną przyjemnością szukał niebezpiecznych górskich wypraw, ryzykownych.

Pod koniec lata 1913 r. Wybuchł kryzys finansowy. Olej napędowy całkowicie zbankrutował. W tym momencie, porzucił niedawno dobrze płatne stanowiska w amerykańskich firmach, nagle zgadza się na propozycję nowej fabryki silników w Anglii, aby zająć ich pozycję tylko inżyniera konsultanta. Dowiedziawszy się o tym, brytyjski Royal Automobile Club poprosił go o sporządzenie raportu na jednym ze spotkań klubowych, na co Diesel zgodził się i zaczął przygotowywać się do podróży do Anglii. W tym krótkim czasie podejmuje pewne działania, analizując, które następnie krewni Rudolpha Diesel dojdą do wniosku, że podjęto już tragiczną decyzję.

Eskortując żonę, by odwiedził matkę, na początku września został sam w swoim monachijskim domu. Pierwszą rzeczą, którą zrobił od razu, było pozostawienie kilku rannych sług z domu do rana i poproszenie jego najstarszego syna (również Rudolfa), aby pilnie do niego przyszedł. Według wspomnień jego syna było to dziwne i smutne spotkanie. Ojciec pokazał mu, co i gdzie jest w domu, w którym przechowywane są ważne dokumenty, dał odpowiednie klucze i poprosił o wypróbowanie zamków. Po odejściu syna zaczął przeglądać dokumenty biznesowe, a sługa, który wrócił następnego ranka, stwierdził, że kominek był wypełniony popiołem spalonych papierów, a sam właściciel był w ponurym, przygnębionym stanie.

Kilka dni później Diesel pojechał z córką do Frankfurtu, gdzie już na niego czekała jego żona. Będąc z nimi przez kilka dni, wyjechał sam 26 września w Gandawie, skąd wysłał list do swojej żony i kilka pocztówek do przyjaciół. List był dziwny, zmieszany i świadczył o poważnej frustracji autora.

29 września 1913 r. W Antwerpii Diesel przygotowywał się do wypłynięcia promem „Drezno” ... Na górnym pokładzie obiad był dość spokojny. Diesel opowiedział swoim towarzyszom podróży o swojej żonie, o swoich wynalazkach. Ale byli zainteresowani polityką. Winston Churchill, mianowany Lordem Admiralicji, rozpoczął odbudowę floty angielskiej, co było bardzo niepokojące dla dwóch nowych przyjaciół Diesla. Byli Niemcami, a wojna na Bałkanach była postrzegana jako pierwsza iskierka przyszłej wojny między Niemcami a Anglią. Churchill miał właśnie odbudować angielską flotę. Szczupły polityk, przewidział wojnę z Niemcami. Dlatego skontaktował się z utalentowanym inżynierem Dieslem, ponieważ wiedział, że w Kaiser Niemcy pancerniki, w szczególności Prince Regent, miały już wielocylindrowy silnik okrętowy zaprojektowany przez Diesla, który zapewniał znaczną przewagę prędkości. Ponadto silniki okrętowe pospiesznie montowano na okrętach podwodnych. Być może więc nie jest tak przypadkowe, że na pokładzie niemieckiego parowca pojawili się dwaj Niemcy, dwaj Niemcy gotowi na wszystko dla Niemiec.

Około dziesiątej wieczorem Rudolph Diesel ukłonił się swoim znajomym i zszedł do kabiny. Przed otwarciem drzwi zatrzymał stewarda i poprosił go obudzić rano dokładnie o 6:15. W kabinie wyjął piżamę z walizki i położył ją na łóżku. Wyjął zegarek z kieszeni, uruchomił i zawiesił na ścianie obok poduszki ... I nikt go nie widział.

Inspekcja kabiny wykazała: koja przygotowana przez stewarda do spania nie była nawet zmięta; bagaż nie jest ujawniany, chociaż klucz jest włożony do zamka walizki; Zegarek kieszonkowy Diesla ułożono tak, aby można było zobaczyć ręce leżące na pryczy; zeszyt był otwarty na stole, a data 29 września jest zaznaczona krzyżem. Od razu okazało się, że podczas porannego objazdu statku dyżurny znalazł czyjąś czapkę i zwinięty płaszcz wsunięty pod szyny. Okazało się, że należały do \u200b\u200bDiesla.

Dziesięć dni później załoga małej belgijskiej łodzi pilotowej usunęła zwłoki z fal Morza Północnego. Marynarze usunęli martwy pierścień z opuchniętych palców, znaleźli w kieszeniach torebkę, futerał na okulary i kieszonkowy zestaw pierwszej pomocy. Ciało, zgodnie z morskim zwyczajem, zostało przekazane morzu. Przybywszy do Belgii na wezwanie syna Rudolfa Diesla, potwierdził, że wszystkie te rzeczy należały do \u200b\u200bjego ojca.

Krewni Diesla byli przekonani, że popełnił samobójstwo. Na korzyść tej wersji przemawiały nie tylko dziwne i niezrozumiałe zachowanie Diesla w ostatnim roku życia, ale także pewne okoliczności, które pojawiły się później. Przed wyjazdem dał żonie walizkę i poprosił go, aby nie otwierał jej przez kilka dni. W walizce było 20 tysięcy znaków. To wszystko, co pozostało z ogromnej fortuny Diesla. I znowu: jadąc do Anglii, Diesel zabrał ze sobą nie jak zwykle złoty zegarek, ale stalową kieszeń ...

Wniosek

Świat zapłacił Rudolfowi Diesel raczej rzadki zaszczyt w historii technologii: zaczął pisać swoje imię małą literą. To krok w wieczność ...

Prom Drezno

To był konkretnie transport. Zjadł mieszankę paliwa płynnego z powietrzem, zresztą oszczędnie. Częstotliwość obrotów wału była 4-5 razy większa niż w silnikach gazowych, a pojemność litra (l. S / l) została podwojona. Na jednostkę mocy było mniej masy.

Pierwsze silniki Benz miały prędkość obrotową wału nieprzekraczającą 400 obr / min; a Benz uzasadnił ten silnik o niskiej prędkości długowiecznością i cichą pracą silnika. Mechanizm korbowy pozostał otwarty, jak w silnikach stacjonarnych. Najciekawszą rzeczą w silniku Benz jest elektryczny zapłon mieszanki, w zasadzie taki sam jak w obecnych silnikach. Niestety, działało bardzo niestabilnie.

Wzrost mocy silnika

Zwiększenie mocy silnika, a tym samym prędkości samochodu, nie było takie łatwe. Jeśli zwiększysz średnicę cylindra, zwiększą się siły działające na jego ścianki, na szczegóły mechanizmu korbowego. Jeśli zwiększysz długość skoku tłoka, trudno jest umieścić cylinder w samochodzie, wymiary części korby rosną. W obu przypadkach silnik staje się cięższy. Te okoliczności doprowadziły projektantów do pomnożenia liczby cylindrów. Daimler miał już dwucylindrowe (w kształcie litery U) silniki swoich najwcześniejszych silników, aw 1891 r. Zbudował pierwszy czterocylindrowy.

Wzrost liczby cylindrów zapewnił nie tylko zwartość silnika przy wzroście jego mocy, ale także płynną jazdę. W silniku czterocylindrowym każdy skok stanowi pół obrotu wału korbowego, natomiast silnik jednocylindrowy ma dwa obroty. Jednocześnie konstrukcja i montaż silnika z kilkoma cylindrami jest bardziej złożony, występują zniekształcenia i ugięcie wału. Musiałem wprowadzić na nim przeciwwagi, zwiększyć liczbę podpór i zainstalować w pobliżu pomocniczy wał wyważający.

Do końca wieku wiele firm produkowało jednocześnie jedno-, dwu- i czterocylindrowe silniki. Staraliśmy się stosować identyczne cylindry we wszystkich silnikach firmy, aby ustalić masową produkcję i uprościć ich wymianę w przypadku uszkodzenia. Próbowali także sprawić, aby głowica cylindra była zdejmowalna (jak teraz), aby ułatwić montaż silnika i konserwację zaworu, ale nie udało się uzyskać szczelności szczeliny między głowicą a cylindrem; nagrzewanie spowodowało deformację głowy, szczelność została zerwana. Następnie cylinder odlano jednocześnie z głowicą i wykonano włazy z gwintowanymi zatyczkami, aby uzyskać dostęp do zaworów. Casting był skomplikowany. Dlatego koszula chłodząca wodę była wyjmowana (stąd jej nazwa), wykonana z mosiądzu lub miedzi. Mocowane za pomocą śrub.

Ważne miejsce zajmował system dystrybucji, tj. Napełnianie butli palną mieszaniną i ich oczyszczanie z gazów. We wszystkich wczesnych silnikach mieszanka była wpuszczana do cylindra przez automatyczny zawór grzybkowy - „grzybek” na pręcie jak przewrócony grzyb. Kształt zaworu jest podobny do obecnego, został otwarty z powodu rozrzedzenia w cylindrze podczas suwu wlotowego, a przez resztę czasu był utrzymywany w pozycji zamkniętej przez sprężynę i ciśnienie w cylindrze. Pomimo częstego zagłuszania prostota konstrukcji takiego zaworu przyciągała specjalistów do pierwszych lat XX wieku. A potem, wraz ze wzrostem prędkości wału, przełączyliśmy się na zawór kontrolowany.

Zawór wylotowy był kontrolowany od samego początku, podobnie jak zawór w silniku parowym, przy użyciu mimośrodu i ciągu. Po rezygnacji z automatycznego zaworu i zwiększeniu liczby cylindrów wzrosła także liczba mimośrodów. To skłoniło projektantów do myślenia o pojedynczym wale z krzywkami zamiast mimośrodów z napędem od wału korbowego. Krzywki zostały ustawione w taki sposób, aby ich występy w odpowiednim czasie podniosły trzony zaworowe. Przy dalszym ruchu krzywki sprężyna utrzymywała zawór w pozycji zamkniętej. Urządzenie mechanizmu dystrybucji uzyskało schemat, który przetrwał do dziś. Aby zrekompensować niedoskonałości gaźników z tego czasu, mechanizm ten otrzymał inną funkcję: kierowca mógł użyć specjalnej (jeszcze jednej!) Dźwigni - przełącznika do odłączania wałka rozrządu i usuwania krzywek spod zaworów, czasowo zatrzymując ich działanie.

Chociaż wydaje się, że silnik samochodowy, w przeciwieństwie do silnika stacjonarnego, może być chłodzony przez przepływ nadchodzącego powietrza, projektanci bardzo szybko doszli do wniosku, że chłodzenie wodne jest bardziej wydajne. Przeszedł szereg etapów rozwoju, aż grzejniki cewkowe rozprzestrzeniły się, czasami otaczając całą maskę silnika. Cewki, pomimo ich objętości, dużej masy i możliwych awarii, przetrwały około 15 lat. W modelu Mercedes (1901) po raz pierwszy zastosowano znany już rurowy lub komórkowy grzejnik o dużej powierzchni chłodzącej, który zmienił wygląd samochodu. Pod koniec XIX wieku pojawiły się pompy wodne obracane przez wał korbowy. Aby wydmuchać powietrze przez chłodnicę, szczególnie podczas wolnej jazdy, zastosowaliśmy wentylator umieszczony za chłodnicą lub w połączeniu z kołem zamachowym silnika (w tym przypadku umieść obudowę pod silnikiem, aby uszczelnić komorę silnika).

Na początku XX wieku opracowano układ smarowania silnika przez natryskiwanie. Miarki na dolnych głowicach korbowodów wstrząsnęły olejem wypełniającym skrzynię korbową, a jej krople smarowały cylindry i łożyska. Aby nasmarować pozostałe mechanizmy samochodu, przewidziano całą baterię „kroplomierzy”, która pojawiła się na przednim panelu lub z boku nadwozia. Od czasu do czasu kierowca lub jego asystent naciskali przyciski kroplomierza.

Przy opracowywaniu urządzeń zaprojektowanych do podawania mieszanki do cylindrów i jej zapłonu, musiał zająć się stosunkowo nowymi dyscyplinami naukowymi: elektrotechniką, gazem i hydrodynamiką.

Atomizer był znany na długo przed pojawieniem się samochodów. Warto było umieścić ją na drodze benzyny ze zbiornika do silnika, a próżnia w cylindrach podczas suwu wlotowego powodowałaby ciąg powietrza i rozpylanie benzyny. Po zmieszaniu z powietrzem utworzyła się palna mieszanina. Jednak projektanci wierzyli, że taki schemat „fryzjerski” jest zbyt delikatny, jak na ówczesne silniki.

Pojawienie się gaźników

Wymyślił różne skomplikowane gaźniki. Działanie gaźnika Marcus przypomina proces natryskiwania farby z pędzla (stąd nazwa - gaźnik szczotkowy). W gaźniku „bełkotującym” (mieszającym) Benz powietrze przechodziło przez grubość benzyny w zbiorniku. W miarę zużycia warstwa benzyny stawała się cieńsza, a mieszanina mniej nasycona; urządzenie działało dobrze dopiero na początku podróży. Odmówili gaszenia knota, ponieważ z powodu rozrzedzenia w cylindrze czasami zasysał ... same knoty i silnik zatrzymał się. Korzystając z gaźnika powierzchniowego, kierowca musiał stale monitorować poziom benzyny.

Nie osiągając pożądanego rezultatu, projektanci zwrócili się do odrzuconego pistoletu natryskowego. Gaźnik proszkowy Daimler i Maybach składał się z komór pływakowych i mieszających. Stały poziom paliwa był automatycznie utrzymywany w komorze pływakowej. Z powodu rozrzedzenia benzyna opuściła dyszę komory mieszania, jak z pistoletu natryskowego, rozpylona. Zasadniczo ten schemat przetrwał do dnia dzisiejszego.

Układy zapłonowe

Różnorodne rozwiązania konstrukcyjne są również charakterystyczne dla układów wczesnego zapłonu. O ich „skuteczności” świadczą słowa „Dobry zapłon!”, Którymi kiedyś witali się kierowcy. A teraz wśród kierowców zachował się termin „długi zapłon” (holowanie uszkodzonego samochodu).

Urządzenia elektryczne Lenoir były tak niedoskonałe, że pierwszy wyposażony w nie samochód Benz mógł pracować tylko na bardzo płaskiej drodze, przy suchej pogodzie i blisko stacji ładującej lub mając „na pokładzie” zapas suchych elementów Bunsena. Próbowali zastąpić je dynamem, ale nie działało przy niskich prędkościach; aby uruchomić silnik, konieczne było bardzo energiczne ręczne obracanie wału lub w jakiś sposób rozproszenie samochodu. Akumulator kwasowy był nadal bardzo ciężki, słaby energetycznie, zepsuty.

Wielu konstruktorów samochodów pociąga wynalazek „Magnetic Ignition for Disconnection” wynaleziony w 1895 r. Przez niemieckiego inżyniera elektryka Roberta Boscha (1861–1942). Ten system generował prąd w wyniku ruchu zwory w polu elektrycznym między biegunami magnesu. W momencie największej siły prądu obwód elektryczny został przerwany przez ciąg wyrzucony ze zwory. Przerwa wystąpiła w komorze spalania. Zapaliła się iskra. System działał niezawodnie, jeśli prędkość obrotowa silnika nie przekraczała 300 obr./min.

G. Daimler i V. Maybach, którzy osiągnęli wysokie prędkości obrotowe silnika, nie spełnili żadnego z ówczesnych elektrycznych układów zapłonowych. Dlatego do końca XIX wieku w samochodach Daimler stosowano platynową rurkę jarzeniową, pomimo jej wysokich kosztów, zagrożenia pożarowego i faktu, że często powodowała przedwczesne zapalenie mieszanki. W Niemczech opracowano nawet ustawę zakazującą zapłonu jarzeniowego. Daimler jako pierwszy zastosował w samochodzie produkcyjnym maszynę magnetoelektryczną z dwoma uzwojeniami twornika. Nazywano to „magneto wysokiego napięcia”. Umożliwiło to uzyskanie niezawodnego zapłonu i nie zależało od prędkości obrotowej silnika. Samochody z magneto trwały do \u200b\u200blat 30. XX wieku.

Tak więc krok po kroku stworzono silnik samochodowy. Jego pojemność wzrosła na początku XX wieku kilkadziesiąt razy, a moc właściwa - 7 razy, zużycie paliwa na 1 litr. s o połowę. Podobieństwa z silnikami stacjonarnymi są prawie zatracone, z wyjątkiem najczęściej występujących.