cu obsesie

Introducere ………………………………………………………………………… .2

1. Istoria creației ...............................................

2. Istoria industriei auto din Rusia ………………………… 7

3. Motoare cu combustie internă ............... 8

3.1 Clasificarea ICE …………………………………………………… .8

3.2 Noțiuni de bază ale proiectării ICE cu piston ……………………… 9

3.3 Principiul muncii ………………………………………………………… ..10

3.4 Principiul de funcționare al motorului cu patru timpi al carburatorului ………………………………………………………………………………… 10

3.5 Principiul funcționării unui motor diesel în patru timpi ............... 11

3.6 Principiul funcționării unui motor în doi timpi .................... 12

3.7 Ciclul de funcționare al carburatorului și motoarelor diesel în patru timpi ……………………………………………………….

3.8 Ciclul de funcționare al unui motor în patru timpi ........... ... 14

3.9 Cicluri de serviciu ale motoarelor în doi timpi ............... 15

Concluzie ………………………………………………………………………… ..16

Introducere.

Secolul XX este lumea tehnologiei. Mașinile puternice extrag milioane de tone de cărbune, minereu și petrol din intestinele pământului. Centralele electrice puternice generează miliarde de kilowati de ore de energie electrică. Mii de fabrici produc haine, radio, televizoare, biciclete, mașini, ceasuri și alte produse necesare. Telegraful, telefonul și radio ne conectează cu întreaga lume. Trenurile, navele cu motor, avioanele cu mare viteză ne transportă pe continente și oceane. Și deasupra noastră, dincolo de atmosfera pământului, zboară rachete și sateliți artificiali ai Pământului. Toate acestea nu sunt fără ajutorul energiei electrice.

Omul și-a început dezvoltarea cu însușirea produselor finite ale naturii. Deja la prima etapă de dezvoltare, el a început să folosească unelte artificiale.

Odată cu dezvoltarea producției, condițiile pentru apariția și dezvoltarea mașinilor încep să se contureze. La început, mașinile, ca instrumentele, au ajutat doar o persoană în munca sa. Apoi au înlocuit-o treptat.

În perioada feudală a istoriei, pentru prima dată, puterea fluxului de apă a fost utilizată ca sursă de energie. Mișcarea apei a rotit roata de apă, care la rândul său a acționat diverse mecanisme. În această perioadă, au apărut o mare varietate de mașini tehnologice. Cu toate acestea, utilizarea pe scară largă a acestor mașini a fost adesea împiedicată de lipsa debitului de apă din apropiere. Era necesar să căutăm noi surse de energie pentru a alimenta utilaje oriunde în lume. Am încercat energia eoliană, dar s-a dovedit a fi ineficient.

Au început să caute o altă sursă de energie. Inventatorii au lucrat timp îndelungat, au testat o mulțime de mașini - iar acum, în sfârșit, a fost construit un motor nou. Era un motor cu aburi. El a pus în mișcare numeroase mașini și mașini-unelte în fabrici, La începutul secolului al XIX-lea, au fost inventate primele vehicule cu aburi terestre, locomotive cu aburi.

Dar motoarele cu aburi erau instalații complexe, voluminoase și scumpe. Transportul mecanic în plină expansiune avea nevoie de un motor diferit - mic și ieftin. În 1860, francezul Lenoir, folosind elementele structurale ale unui motor cu abur, combustibil pe gaz și o scânteie electrică pentru aprindere, a construit primul motor cu ardere internă care a găsit o aplicare practică.

1. ISTORIA CREAȚIEI

Utilizarea energiei interne înseamnă a efectua o muncă utilă prin aceasta, adică transformarea energiei interne în energie mecanică. În cel mai simplu experiment, care este că se toarnă puțină apă într-o eprubetă și este adusă la fierbere (eprubetul este închis inițial de un dop), dopul se ridică și se deschide sub presiunea vaporilor formați.

Cu alte cuvinte, energia combustibilului trece în energia internă a aburului, iar aburul, extinzându-se, lucrează, dărâmând pluta. Deci energia internă a vaporilor este transformată în energia cinetică a plutei.

Dacă eprubetul este înlocuit cu un cilindru metalic puternic, iar dopul este un piston care se potrivește perfect pe pereții cilindrului și este capabil să se deplaseze liber de-a lungul lor, obținem un motor termic simplu.

Motoarele de căldură sunt numite mașini în care energia internă a unui combustibil este transformată în energie mecanică.

Istoria motoarelor termice se întoarce în trecutul îndepărtat, spun ei, în urmă cu mai bine de două mii de ani, în secolul III î.e.n., marele mecanic și matematician grec Arhimede a construit un tun care a tras cu abur. Desenul tunului Arhimede și descrierea lui au fost găsite după 18 secole în manuscrisele marelui om de știință, inginer și artist italian Leonardo da Vinci.

Cum a tras această armă? Un capăt al butoiului a fost încălzit foarte fierbinte. Apoi, s-a turnat apă în partea încălzită a butoiului. Apa s-a evaporat instantaneu și s-a transformat în abur. Aburul, în expansiune, a aruncat miezul cu forța și s-a prăbușit. Ceea ce ne interesează aici este faptul că butoiul pistolului era un cilindru de-a lungul căruia miezul aluneca ca un piston.

După aproximativ trei secole, în Alexandria, un oraș cultural și bogat de pe coasta mediteraneană africană, a trăit și a lucrat renumitul savant Heron, pe care istoricii îl numesc Heron of Alexandria. Heron a lăsat mai multe scrieri care ne-au ajuns, în care a descris diverse mașini, dispozitive, mecanisme, cunoscute în acele zile.

În lucrările lui Heron există o descriere a unui dispozitiv interesant, care se numește acum Ball Heron. Este o bilă goală de fier, fixată astfel încât să poată roti în jurul unei axe orizontale. Dintr-un cazan închis cu apă clocotită, aburul trece printr-un tub într-o bilă, dintr-o bilă se desface prin tuburi curbate, iar mingea intră în rotație. Energia internă a vaporilor este transformată în energie mecanică de rotație a bilei. Mingea lui Geron este un prototip al motoarelor cu jet modern.

La acea vreme, invenția lui Heron nu a găsit aplicație și a rămas doar distractivă. Au trecut 15 secole. În timpul noului moment al științei și tehnologiei care a venit după Evul Mediu, Leonardo da Vinci se gândește la utilizarea energiei interne a aburului. În manuscrisele sale există mai multe desene care înfățișează un cilindru și un piston. Există apă sub piston în cilindru, iar cilindrul în sine este încălzit. Leonardo da Vinci a presupus că aburul format ca urmare a încălzirii apei, extinzându-se și crescând în volum, va căuta o cale de ieșire și va împinge pistonul în sus. În timpul mișcării sale în sus, pistonul ar putea face o muncă utilă.

Giovanni Branca, care a trăit pentru totdeauna în marele Leonardo, a avut o idee ușor diferită despre motor folosind energia aburului. Era o roată cu
  lame, a doua cu o forță a lovit jetul de aburi, astfel încât roata a început să se rotească. În esență, a fost prima turbină cu abur.

În secolele XVII-XVIII, britanicii au lucrat la invenția aburului Thomas Severi (1650-1715) și Thomas Newcomen (1663-1729), francezul Denis Papen (1647-1714), omul de știință rus Ivan Ivanovich Polzunov (1728-1766) și alții.

Papen a construit un cilindru în care un piston se deplasa liber în sus și în jos. Pistonul era conectat de un cablu aruncat peste bloc cu o sarcină, care, în urma pistonului, s-a ridicat și a căzut. Potrivit lui Papen, pistonul ar putea fi conectat cu orice mașină, De exemplu, o pompă de apă care ar pompa apa. O varicelă s-a turnat în partea inferioară a cilindrului, care a fost apoi aprinsă. Gazele formate, încercând să se extindă, au împins pistonul în sus. După aceea, cilindrul și pistonul au fost udate cu apă din diodă din exterior. Gazele din cilindru au fost răcite, iar presiunea lor asupra pistonului a scăzut. Sub influența propriei greutăți și a presiunii atmosferice externe, pistonul a căzut, ridicând sarcina. Motorul a făcut o treabă utilă. În scopuri practice, el era impropriu: ciclul tehnologic al muncii sale era prea complicat (umplerea și arderea pulberii, scurgerea cu apă și acest lucru este pe parcursul întregii funcționări a motorului!). În plus, utilizarea unui astfel de motor era departe de a fi în siguranță.

Cu toate acestea, nu se poate descoperi în prima mașină Palen caracteristicile unui motor modern cu ardere internă.

În noul său motor, Papen folosea apă în loc de praf de pușcă. Acesta a fost turnat în cilindrul sub piston, iar cilindrul însuși a fost încălzit de jos. Aburul rezultat a ridicat pistonul. Apoi, cilindrul a fost răcit, iar aburul din interiorul său s-a condensat - din nou transformat în apă. Pistonul, ca și în cazul unui motor cu pulbere, a căzut sub influența greutății sale și a presiunii atmosferice. Acest motor a funcționat mai bine decât cel cu pulbere, dar a fost de mică folosire pentru o utilizare practică serioasă: era necesar să aducem și să scoatem focul, să furnizăm apă răcită, să așteptăm ca aburul să se condenseze, să închidă apa etc.

Toate aceste deficiențe s-au datorat faptului că pregătirea aburului necesar pentru funcționarea motorului s-a produs chiar în cilindru. Dar ce se întâmplă dacă lăsați în cilindrul abur deja gata, obținut, de exemplu, într-un cazan separat? Apoi, ar fi suficient să lăsați alternativ aburul sau apa răcită, iar motorul ar funcționa cu o viteză mai mare și cu un consum mai mic de combustibil.

Acest lucru a fost ghicit de un contemporan al lui Denis Palen, un englez, Thomas Severi, care a construit o pompă de aburi pentru pomparea apei din mină. În mașina lui, aburul era gătit în afara cilindrului - în cazan.

După nord, a fost proiectat de către fierarul englez Thomas Newcomen un motor cu aburi (adaptat și pentru pomparea apei din mină). A folosit cu multă pricepere mult din ceea ce a fost inventat înaintea lui. Newcomen a luat cilindrul cu pistonul Papen, dar a primit abur pentru ridicarea pistonului, precum Severi, într-un cazan separat.

Mașina lui Newcomen, la fel ca toți predecesorii săi, a funcționat intermitent - a existat o pauză între cele două lovituri de lucru ale pistonului. Avea patru-cinci povești înălțime și, prin urmare, exclusiv<прожорлива>: cincizeci de cai abia au reușit să-i aducă combustibil. Însoțitorii erau compuși din două persoane: pompierul arunca în continuu cărbune<ненасытную пасть>   cămin de foc și mecanicul a controlat macarale lăsând aburi și apă rece în cilindru.

Au trecut încă 50 de ani până la construirea unei motorizări cu abur universal. Acest lucru s-a întâmplat în Rusia, într-unul din districtele sale periferice - Altai, unde genialul inventator rus, fiul soldatului Ivan Polzunov lucra la acea vreme.

Polzunov și-a construit<огнедействующую машину>   la una din fabricile Barnaul. Această invenție a fost o problemă a vieții sale și, s-ar putea spune, i-a costat viața.În aprilie 1763, Polzunov și-a finalizat calculele și a prezentat proiectul spre examinare. Spre deosebire de pompele de abur din Severi și Newcomen, despre care Polzunov știa și ale căror defecte erau clar conștiente, acesta era un proiect al unei mașini universale cu acțiune continuă. Mașina era destinată suflantei care forțează aerul în cuptoarele de topire. Caracteristica principală a fost aceea că arborele de lucru a balansat continuu, fără pauze în gol. Acest lucru a fost obținut prin faptul că Polzunov a furnizat în loc de un cilindru, așa cum era în mașina lui Newcomen, două care funcționau alternativ. În timp ce pistonul se ridica într-un cilindru, sub acțiunea aburului, s-a condensat în celălalt și pistonul a coborât. Ambele pistoane erau conectate printr-un arbore de lucru, pe care îl roteau alternativ într-o direcție sau în cealaltă. Cursa de lucru a mașinii a fost efectuată nu datorită presiunii atmosferice, la fel ca în Newcomen, ci datorită muncii aburului în butelii.

În primăvara anului 1766, studenții Polzunovului, la o săptămână de la moartea sa (a murit la 38 de ani), au testat mașina. A lucrat 43 de zile și a pus în mișcare burdufurile celor trei topitori. Apoi, cazanul s-a scurs; pielea pe care erau montate pistoanele (pentru a reduce decalajul dintre peretele cilindrului și pistonul) era uzată și mașina s-a oprit pentru totdeauna. Nimeni altcineva n-a făcut-o.

Creatorul unei alte motoare cu aburi universale, care a fost folosit pe scară largă, a fost mecanicul englez James Watt (1736-1819). Lucrând la îmbunătățirea mașinii Newcomer, în 1784 a construit un motor potrivit pentru orice nevoie. Invenția lui Watt a fost acceptată cu un bang. În cele mai dezvoltate țări din Europa, munca manuală în fabrici a fost înlocuită tot mai mult de munca mașinilor. Un motor universal a devenit necesar pentru producție și a fost creat.

În motorul Watt se folosește așa-numitul mecanism de manivelă, care transformă mișcarea alternativă a pistonului în
  mișcarea de rotație a roții.

Mai târziu a fost inventat<двойное действие>   Mașini: trimiterea aburului alternativ sub piston, apoi deasupra pistonului, Watt și-a transformat ambele mișcări (în sus și în jos) în muncitori. Mașina a devenit mai puternică. Aburul a fost trimis în părțile superioare și inferioare ale cilindrului printr-un mecanism special de distribuție a aburului, care ulterior a fost îmbunătățit și numit<золотником>.

Apoi, Watt a ajuns la concluzia că nu este deloc necesar în timp ce pistonul se mișcă pentru a alimenta aburul la cilindru. Este suficient să lăsați o parte din abur în cilindru și să spuneți pistonului să se miște, apoi acest abur va începe să se extindă și să mute pistonul la poziția extremă. Acest lucru a făcut mașina mai economică: a fost necesar mai puțin abur, a fost consumat mai puțin combustibil.

Astăzi, unul dintre cele mai frecvente motoare de căldură este motorul cu ardere internă (ICE). Este instalat pe mașini, nave, tractoare, bărci cu motor etc., există sute de milioane de astfel de motoare în toată lumea.

Pentru a evalua un motor de căldură, este important să știm cât din energia eliberată de combustibil se transformă într-o muncă utilă. Cu cât această parte a energiei este mai mare, cu atât motorul este mai economic.

Pentru a caracteriza economia a fost introdus conceptul de coeficient de performanță (COP).

Eficiența unui motor de căldură este raportul dintre acea parte a energiei care a intrat în munca utilă a motorului și toată energia eliberată în timpul arderii combustibilului.

Primul motor diesel (1897) a avut o eficiență de 22%. Motorul cu abur Watt (1768) - 3-4%, un motor diesel modern staționar are o eficiență de 34-44%.

2. ISTORIE DE AUTO ÎN RUSIA

Transportul rutier în Rusia servește toate sectoarele economiei naționale și ocupă unul dintre locurile de frunte în sistemul de transport unificat al țării. Transportul rutier reprezintă peste 80% din mărfurile transportate prin toate modurile de transport combinate și peste 70% din traficul de pasageri.

Transportul auto a fost creat ca urmare a dezvoltării unei noi filiale a economiei naționale - industria auto, care în etapa actuală este una dintre principalele verigi ale ingineriei interne.

Crearea mașinii a început în urmă cu mai bine de două sute de ani (denumirea „mașină” provine de la cuvântul grecesc autos - „el însuși” și latinescul mobilis - „mobil”), când au început să facă căruțe „cu mișcare”. Au apărut pentru prima dată în Rusia. În 1752, un mecanic autodidact rus, un țăran L. Shamshurenkov, a creat un scaun cu rotile destul de „auto-renunțător”, destul de avansat pentru vremea sa, pus în mișcare de două persoane. Mai târziu, inventatorul rus I.P. Kulibin a creat o „camionetă cu scuter” cu o pedala. Odată cu apariția motorului cu aburi, crearea cărucioarelor autopropulsate a avansat rapid. În 1869-1870 J. Kunho în Franța și câțiva ani mai târziu în Anglia au fost construite mașini cu aburi. Utilizarea pe scară largă a unui automobil ca vehicul începe cu apariția unui motor cu combustie internă de mare viteză. În 1885, G. Daimler (Germania) a construit o motocicletă cu motor pe benzină, iar în 1886, K. Benz - un vagon cu trei roți. Cam în același timp, în țările industrializate (Franța, Marea Britanie, SUA) au fost create mașini cu motoare cu ardere internă.

La sfârșitul secolului al XIX-lea, industria auto a apărut într-o serie de țări. În Rusia țaristă, au fost făcute în mod repetat încercări de a-și organiza propria inginerie mecanică. În 1908, producția de mașini a fost organizată la Uzina de construcții a trăsurilor ruso-baltice din Riga. Timp de șase ani, aici au fost produse mașini, asamblate în principal din piese importate. În total, fabrica a construit 451 de mașini și un număr mic de camioane. În 1913, parcul auto din Rusia se ridica la aproximativ 9.000 de mașini, majoritatea fiind fabricate în străinătate.

După Marea Revoluție Socialistă din Octombrie, industria auto autohtonă trebuia creată aproape din nou. Începutul dezvoltării industriei auto ruse datează din 1924, când primele camioane AMO-F-15 au fost construite la uzina AMO din Moscova.

În perioada 1931-1941. se creează producții de masă pe scară largă și în masă. În 1931, producția în masă a camioanelor a început la uzina AMO. În 1932, instalația GAZ a fost pusă în funcțiune.

În 1940, fabrica de mașini mici din Moscova a început producția de mașini mici. Puțin mai târziu, a fost creată Uzina de Automobile Ural. De-a lungul anilor planurilor de cinci ani postbelici, au intrat în funcțiune fabricile de automobile Kutaisi, Kremenchug, Ulyanovsk și Minsk. De la sfârșitul anilor 60, dezvoltarea industriei auto se caracterizează printr-un ritm deosebit de rapid. În 1971, uzina de automobile Volga a primit numele 50 de ani de la URSS.

După cum am menționat mai sus, expansiunea termică este utilizată în motoarele cu ardere internă. Dar cum este folosit și ce funcție îndeplinește, vom lua în considerare exemplul unui motor cu piston. Un motor este o mașină cu energie electrică care transformă orice energie în lucru mecanic. Motoarele în care este creată lucrul mecanic ca urmare a conversiei energiei termice se numesc termice. Energia termică este obținută prin arderea oricărui combustibil. Un motor de căldură, în care o parte din energia chimică a combustibilului care arde în cavitatea de lucru este transformată în energie mecanică, se numește motor cu ardere internă cu piston. (Dicționar enciclopedic sovietic)

Așa cum am menționat mai sus, ICE-urile au fost cele mai utilizate pe scară largă ca centrale electrice ale automobilelor, în care procesul de ardere a combustibilului cu eliberarea căldurii și transformarea acesteia în lucru mecanic are loc direct în cilindri. Dar în majoritatea mașinilor moderne, sunt instalate motoare cu combustie internă, care sunt clasificate după diverse criterii: Conform metodei de formare a amestecului, motoare cu formare externă de amestec, în care amestecul combustibil este pregătit în afara cilindrilor (carburator și gaz), și motoare cu formare internă a amestecului (amestecul de lucru se formează în interiorul cilindrilor) -dizeli; Prin metoda de implementare a ciclului de lucru - în patru timpi și în doi timpi; După numărul de cilindri - monocilindru, doi cilindri și multi-cilindri; Prin dispunerea cilindrilor - motoare cu un aranjament vertical sau înclinat de cilindri într-un rând, în formă de V, cu dispunerea cilindrilor într-un unghi (când cilindrii sunt aranjați la un unghi de 180, motorul se numește motor cu cilindri opuși, sau opus); Prin metoda de răcire - pentru motoarele cu răcire cu lichid sau cu aer; În funcție de tipul de combustibil utilizat - benzină, motorină, gaz și combustibil multiplu; raportul de compresie. În funcție de gradul de compresiune, acestea se disting

motoare cu compresie ridicată (E \u003d 12 ... 18) și joasă (E \u003d 4 ... 9); Prin metoda de umplere a cilindrului cu o încărcare nouă: a) motoare fără presurizare, în care amestecul de aer sau combustibil este admis prin descărcare în cilindru în timpul cursei de aspirație a pistonului;) motoare cu presurizare, în care amestecul de aer sau combustibil este admis la cilindrul de lucru sub presiune, creat de compresor, pentru a crește încărcarea și a obține o putere crescută a motorului; În funcție de viteză: viteză mică, de mare viteză, de mare viteză; în funcție de scopul lor, ele disting motoarele staționare, automobilul, tractorul, marinele, motorina, aviația etc.

ICE-urile Piston constau din mecanisme și sisteme care își îndeplinesc funcțiile atribuite și interacționează între ele. Principalele părți ale unui astfel de motor sunt un mecanism cu manivelă și un mecanism de distribuție a gazului, precum și sisteme de alimentare, răcire, aprindere și un sistem de ungere.

Mecanismul manivelei transformă mișcarea alternativă rectilinie a pistonului în mișcarea de rotație a arborelui cotit.

Mecanismul de distribuție a gazului asigură introducerea în timp util a unui amestec combustibil în cilindru și eliminarea din acesta a produselor de combustie.

Sistemul de alimentare este proiectat pentru prepararea și furnizarea unui amestec combustibil în cilindru, precum și pentru îndepărtarea produselor de ardere.

Sistemul de ungere servește la furnizarea uleiului către părțile care interacționează pentru a reduce forța de frecare și a le răci parțial, odată cu aceasta, circulația uleiului duce la spălarea funinginii și la eliminarea produselor de uzură.

Sistemul de răcire menține temperatura normală a motorului, asigurând eliminarea căldurii din detaliile cilindrilor grupului de piston și ale mecanismului de supapă, care sunt foarte fierbinți în timpul arderii amestecului de lucru.

Sistemul de aprindere este proiectat pentru a aprinde amestecul de lucru din cilindrul motorului.

Deci, motorul cu patru pistoane în patru timpi este format dintr-un cilindru și un carter, care este acoperit de o tigaie de jos. În interiorul cilindrului se deplasează un piston cu inele de compresie (etanșare), având forma unui pahar cu un fund în partea superioară. Pistonul prin pinul și tija de conectare este conectat la arborele cotit, care se rotește în rulmenții principali aflați în carter. Arborele cotit este format din gâturile principale, obrajii și un gât de tijă de legătură. Cilindrul, pistonul, bara de legătură și arborele cotit constituie așa-numitul mecanism de manivelă. De sus, cilindrul este acoperit cu un cap cu valve, a căror deschidere și închidere este strict coordonată cu rotirea arborelui cotit și, prin urmare, cu mișcarea pistonului.

Mișcarea pistonului este limitată de două poziții extreme, la care viteza sa este zero. Poziția extremă superioară a pistonului este numită centru mort superior (TDC), poziția cea mai joasă a acestuia fiind centrul mort (BDC) inferior.

Mișcarea non-stop a pistonului prin punctele moarte este asigurată de o volantă având forma unui disc cu o jante masivă. Distanța parcursă de piston de la TDC la BDC se numește cursa pistonului S, care este egală cu dublul razei R a manivelei: S \u003d 2R.

Spațiul de deasupra fundului pistonului când se află în centrul mortului superior se numește cameră de ardere; volumul său este notat cu Vc; spațiul cilindrului dintre două puncte moarte (BDC și TDC) se numește volumul său de lucru și este notat de Vh. Suma volumului camerei de ardere Vc și a volumului de lucru Vh este volumul total al cilindrului Va: Vа \u003d Vс + Vh. Volumul de lucru al cilindrului (se măsoară în centimetri cubi sau metri): Vh \u003d pD ^ 3 * S / 4, unde D este diametrul cilindrului. Suma tuturor volumelor de lucru ale buteliilor unui motor cu mai mulți cilindri se numește volumul de lucru al motorului, este determinată de formula: Vр \u003d (пД ^ 2 * S) / 4 * i, unde i este numărul de cilindri. Raportul dintre volumul total al cilindrului Va și volumul camerei de ardere Vc se numește raport de compresie: E \u003d (Vc + Vh) Vc \u003d Va / Vc \u003d Vh / Vc + 1. Raportul de compresie este un parametru important al motoarelor cu ardere internă, ca. afectează considerabil eficiența și puterea.

Acțiunea motorului cu ardere internă a pistonului se bazează pe utilizarea expansiunii termice a gazelor încălzite în timpul deplasării pistonului de la TDC la BDC. Încălzirea gazelor în poziția TDC se realizează ca urmare a combustiei în cilindrul de combustibil amestecat cu aer. Aceasta crește temperatura gazelor și presiunea. Deoarece presiunea sub piston este egală cu atmosferică, iar în cilindru este mult mai mare, atunci sub influența diferenței de presiune pistonul se va deplasa în jos, în timp ce gazele se vor extinde, făcând lucrări utile. Aici se face simțită expansiunea termică a gazelor, aici se află funcția sa tehnologică: presiunea pe piston. Pentru ca motorul să genereze constant energie mecanică, cilindrul trebuie să fie umplut periodic cu noi porțiuni de aer prin robinetul de intrare și combustibil prin duză sau un amestec de aer cu combustibil este furnizat prin robinetul de intrare. Produsele de ardere a combustibilului după extinderea lor sunt scoase din cilindru prin supapa de admisie. Aceste sarcini sunt efectuate de mecanismul de distribuție a gazelor care controlează deschiderea și închiderea supapelor și sistemul de alimentare cu combustibil.

Ciclul de funcționare al motorului este o serie repetată periodic de procese secvențiale care se produc în fiecare cilindru al motorului și determină conversia energiei termice în lucru mecanic. Dacă ciclul de serviciu este finalizat în două lovituri de piston, adică pentru o revoluție a arborelui cotit, atunci un astfel de motor se numește doi timpi.

Motoarele auto funcționează, de regulă, într-un ciclu de patru cicluri, care se desfășoară în două viraje ale arborelui cotit sau a patru timpi și constă în lovituri de intrare, compresie, expansiune (cursă) și evacuare.

Într-un motor monocilindru cu patru timpi carburat, ciclul de funcționare este următorul:

1. Ciclul de admisie Pe măsură ce motorul se învârte pentru prima jumătate de tură, pistonul se deplasează de la TDC la BDC, supapa de admisie este deschisă, iar robinetul de evacuare este închis. O presiune de 0,07 - 0,095 MPa este creată în cilindru, în urma căreia o încărcătură proaspătă a amestecului combustibil, format din vapori de benzină și aer, este aspirată prin conducta de gaz de intrare în cilindru și, amestecată cu gazele reziduale de evacuare, formează un amestec de lucru.

2. Cursa de compresie. După umplerea cilindrului cu un amestec combustibil cu rotirea ulterioară a arborelui cotit (a doua jumătate de viraj), pistonul se deplasează de la BDC la TDC cu supapele închise. Pe măsură ce volumul scade, temperatura și presiunea amestecului de lucru cresc.

3. accident vascular cerebral sau accident vascular cerebral. La sfârșitul cursei de compresie, amestecul de lucru se aprinde dintr-o scânteie electrică și se arde rapid, în urma căreia temperatura și presiunea gazelor rezultate cresc brusc, în timp ce pistonul se deplasează de la TDC la BDC. rotirea arborelui cotit La extindere, gazele efectuează o muncă utilă, astfel încât cursa pistonului în a treia jumătate de viraj a arborelui cotit este numită cursă. La sfârșitul cursei pistonului, când este aproape de foraj, se deschide supapa de evacuare, presiunea din cilindru scade până la 0,3-0,75 MPa, iar temperatura până la 950 - 1200 C. 4. Ciclul de eliberare. În a patra jumătate de viraj a arborelui cotit, pistonul se deplasează de la BDC la TDC. În acest caz, supapa de evacuare este deschisă, iar produsele de ardere sunt împinse din cilindru în atmosferă prin conducta de gaz de evacuare.

Într-un motor în patru timpi, fluxurile de lucru apar astfel:

1. Ciclul de admisie. Când pistonul se deplasează de la TDC la BDC datorită vidului generat de la aparatul de curățare a aerului, aerul atmosferic intră în cavitatea cilindrului prin supapa de admisie deschisă. Presiunea aerului din cilindru este de 0,08 - 0,095 MPa, iar temperatura de 40 - 60 C.

2. Cursa de compresie. Pistonul se deplasează de la BDC la TDC; supapele de admisie și evacuare sunt închise, în urma cărora pistonul cu mișcare în sus comprimă aerul de intrare. Pentru a aprinde combustibilul, este necesar ca temperatura aerului comprimat să fie mai mare decât temperatura de autoaprindere a combustibilului. Când pistonul se deplasează către TDC, cilindrul injectează motorină prin duză, furnizat de pompa de combustibil.

3. Cursa de expansiune sau cursa de lucru. Combustibilul injectat la sfârșitul cursei de compresie, amestecat cu aerul încălzit, se aprinde și începe procesul de ardere, caracterizat printr-o creștere rapidă a temperaturii și presiunii. În acest caz, maximul

presiunea gazului atinge 6 - 9 MPa, iar temperatura 1800 - 2000 C. Sub influența presiunii gazului, pistonul 2 se deplasează de la TDC la BDC - apare o cursă de lucru. În apropierea BDC, presiunea scade la 0,3 - 0,5 MPa, iar temperatura la 700 - 900 C.

4. Eliberarea bate. Pistonul se deplasează de la BDC la TDC și prin supapa de evacuare deschisă 6, gazele de evacuare sunt împinse în afara cilindrului. Presiunea gazului scade la 0,11 - 0,12 MPa, iar temperatura până la 500-700 C. După încheierea cursei de evacuare cu o rotație suplimentară a arborelui cotit, ciclul de serviciu se repetă în aceeași secvență. Pentru generalizare, sunt prezentate diagramele ciclului de funcționare a motoarelor cu carburator și a motoarelor diesel.

Motoarele în doi timpi diferă de cele în patru timpi prin faptul că umplu cilindrii cu un amestec combustibil sau cu aer la începutul cursei de compresie, iar cilindrii sunt curățați de gazele de evacuare la sfârșitul cursei de expansiune, adică. procesele de evacuare și admisie se produc fără lovituri de piston independente. Proces comun pentru toate tipurile push-pull

motoare - purjare, adică procesul de îndepărtare a gazelor de eșapament dintr-un cilindru folosind un flux de amestec sau aer combustibil. Prin urmare, acest tip de motor are un compresor (pompă de purjare). Luați în considerare funcționarea unui motor cu doi timpi carburator cu o purjare a camerei manivele. Acest tip de motor nu are valve, rolul lor este jucat de un piston, care, atunci când se deplasează, închide geamurile de intrare, de ieșire și de purjare. Prin aceste ferestre, cilindrul comunică în anumite momente cu conductele de admisie și evacuare și camera manivelei (carter), care nu are o comunicare directă cu atmosfera. Cilindrul din partea de mijloc are trei ferestre: intrare, ieșire 6 și purjare, care este comunicată de supapă cu o cameră cu manivelă a motorului.

Ciclul de funcționare al motorului se desfășoară în două cicluri:

1. cursa de compresie. Pistonul se deplasează de la BDC la TDC, blocând mai întâi purjarea, apoi fereastra de evacuare 6. După ce pistonul închide fereastra de ieșire în cilindru, începe compresia amestecului combustibil primit anterior. În același timp, în camera manivelei se creează un vid datorită etanșării sale, sub acțiunea căruia un amestec combustibil intră în camera manivelei din carburator printr-o fereastră de intrare deschisă.

2. Stocul accidentului vascular cerebral. Când pistonul este aproape de TDC, amestecul de lucru comprimat este aprins de o scânteie electrică de la bujie, ca urmare a temperaturii și presiunii gazelor cresc brusc. Sub influența expansiunii termice a gazelor, pistonul se deplasează către BDC, în timp ce gazele în expansiune fac lucrări utile. În același timp, pistonul de coborâre închide fereastra de intrare și comprimă amestecul combustibil situat în camera manivelei.

Când pistonul ajunge la fereastra de evacuare, acesta se deschide și gazul de evacuare începe să se descarce în atmosferă, presiunea din cilindru scade. Cu o mișcare suplimentară, pistonul deschide fereastra de purjare și amestecul combustibil comprimat în camera manivelei curge prin canal, umplând cilindrul și purjându-l din gazele de evacuare rămase.

Ciclul de funcționare al unui motor diesel în doi timpi diferă de ciclul de serviciu al unui motor cu doi timpi carburator, prin faptul că aerul diesel intră în cilindru, mai degrabă decât un amestec combustibil, iar combustibilul atomizat fin este injectat la sfârșitul procesului de compresie.

Puterea unui motor în doi timpi cu aceeași dimensiune a cilindrului și turația arborelui este, teoretic, de două ori mai mare decât cea în patru timpi, din cauza unui număr mai mare de cicluri de serviciu. Cu toate acestea, utilizarea incompletă a cursei pistonului pentru expansiune, cea mai proastă eliberare a cilindrului din gazele reziduale și costul unei părți din puterea generată de a conduce compresorul de purjă conduc practic la o creștere a puterii cu doar 60 ... 70%.

Ciclul de funcționare al unui motor în patru timpi constă din cinci procese: admisie, compresie, combustie, expansiune și evacuare, care sunt completate în patru cicluri sau două viraj ale arborelui cotit.

O reprezentare grafică a presiunii gazului atunci când volumul cilindrului motorului se modifică în fiecare dintre cele patru cicluri este dată de diagrama indicatorului. Poate fi construit în funcție de calculul termic sau îndepărtat în timpul funcționării motorului folosind un dispozitiv indicator special.

Procesul de admisie. Aportul unui amestec combustibil se realizează după evacuarea din buteliile din ciclul anterior. Robinetul de intrare se deschide cu un anumit plumb până la TDC, astfel încât, cu momentul în care pistonul ajunge la TDC, supapa are o aleză mai mare. Aportul unui amestec combustibil se realizează în două perioade. În prima perioadă, amestecul intră atunci când pistonul se deplasează de la TDC la BDC din cauza vidului creat în cilindru. În a doua perioadă, intrarea amestecului are loc atunci când pistonul se deplasează de la BDC la TDC de ceva timp, ceea ce corespunde cu 40-70 de rotații ale arborelui cotit datorită diferenței de presiune și a capului de presiune al amestecului. Intrarea amestecului combustibil se încheie cu închiderea valvei de admisie. Amestecul combustibil care intră în cilindru este amestecat cu gazele reziduale din ciclul anterior și formează un amestec combustibil. Presiunea amestecului din cilindru în timpul procesului de admisie este de 70 - 90 kPa și depinde de pierderile hidraulice din sistemul de admisie al motorului. Temperatura amestecului la sfârșitul procesului de admisie crește până la 340 - 350 K datorită contactului său cu piesele motorului încălzite și amestecării cu

gaze reziduale cu o temperatură de 900 - 1000 K.

Procesul de compresie. Compresia amestecului de lucru în cilindrul motorului are loc atunci când supapele sunt închise și pistonul se mișcă. Procesul de compresie se desfășoară în prezența transferului de căldură între amestecul de lucru și pereți (cilindru, cap și fundul pistonului). La începutul compresiunii, temperatura amestecului este mai mică decât temperatura pereților, deci căldura este transferată amestecului din pereți. Cu o compresie suplimentară, temperatura amestecului crește și devine mai mare decât temperatura pereților, astfel căldura din amestec este transferată pe pereți. Astfel, procesul de compresie este realizat de un polipropic, a cărui medie este n \u003d 1,33 ... 1,38. Procesul de compresie se încheie în momentul aprinderii amestecului de lucru. Presiunea amestecului de lucru din cilindru la sfârșitul compresiei este de 0,8 - 1,5 MPa, iar temperatura este de 600 - 750 K.

Procesul de ardere. Arderea amestecului de lucru începe înainte ca pistonul să ajungă la TDC, adică. când amestecul comprimat este aprins de o scânteie electrică. După aprindere, partea din față a lumânării arzătoare de la lumânare se răspândește pe întregul volum al camerei de ardere cu o viteză de 40 - 50 m / s. În ciuda unei viteze de combustie atât de ridicate, amestecul reușește să se ardă în perioada în care arborele cotit se rotește cu 30 - 35. Când amestecul de lucru este ars, o cantitate mare de căldură este generată în zona corespunzătoare 10 - 15 înaintea TDC și 15 - 20 după BDC, rezultând presiune și temperatura gazelor formate în cilindru crește rapid. La sfârșitul combustiei, presiunea gazului atinge 3 - 5 MPa, iar temperatura 2500 - 2800 K.

Procesul de extindere. Expansiunea termică a gazelor din cilindrul motorului are loc după încheierea procesului de ardere atunci când pistonul se deplasează în BDC. Gazele, în expansiune, fac o muncă utilă. Procesul de expansiune termică are loc în timpul transferului intens de căldură între gaze și pereți (butelie, cap și fundul pistonului). La începutul expansiunii, amestecul de lucru se arde, în urma căruia gazele formate primesc căldură. Gazele de-a lungul procesului de expansiune termică emană căldură pereților. Temperatura gazului în timpul procesului de expansiune scade, prin urmare, se schimbă diferența de temperatură dintre gaze și pereți. Procesul de expansiune termică care se încheie la deschiderea valvei de evacuare. Procesul de expansiune termică are loc în funcție de poltre, al cărui indice mediu este n2 \u003d 1,23 ... 1,31. Presiunea gazului din cilindru la sfârșitul expansiunii este de 0,35 -0,5 MPa, iar temperatura este de 1200 - 1500 K.

Proces de eliberare. Eșapamentul începe când robinetul de evacuare este deschis, adică. 40-60 înainte ca pistonul să ajungă la BDC. Eliberarea gazelor din cilindru se realizează în două perioade. În prima perioadă, eliberarea de gaze are loc atunci când pistonul se deplasează către BDC, datorită faptului că presiunea gazului din cilindru este mult mai mare decât cea atmosferică. În această perioadă, aproximativ 60% din gazele de eșapament sunt eliminate din cilindru cu o viteză de 500 - 600 m / s. În a doua perioadă, eliberarea de gaze are loc atunci când pistonul se deplasează de la BDC până la închiderea supapei de evacuare din cauza flotabilității pistonului și a inerției gazelor în mișcare. Evacuarea gazelor de evacuare se termină în momentul în care robinetul de evacuare se închide, adică la 10 până la 20 după ce pistonul ajunge la TDC. Presiunea gazului din cilindru în timpul procesului de ejecție este de 0,11 - 0,12 MPa, temperatura gazului la sfârșitul procesului de evacuare este de 90 - 1100 K.

Ciclul de funcționare al unui motor diesel diferă semnificativ de ciclul de serviciu al unui motor cu carburator în modul în care amestecul este format și aprins.

Procesul de admisie. Intrarea aerului începe când intrarea este deschisă.

supapă și se termină când se închide. Procesul de admisie a aerului are loc, precum și admisia unui amestec combustibil într-un motor cu carburator. Presiunea de aer din cilindru în timpul procesului de admisie este de 80 - 95 kPa și depinde de pierderile hidraulice din sistemul de admisie a motorului. Temperatura aerului la sfârșitul procesului de evacuare crește până la 320 - 350 K datorită contactului său cu piesele motorului încălzite și amestecării cu gaze reziduale.

Procesul de compresie. Compresia aerului din cilindru începe după ce valva de admisie se închide și se termină atunci când combustibilul este injectat în camera de combustie. Presiunea aerului din cilindru la sfârșitul compresiei este de 3,5 - 6 MPa, iar temperatura este de 820 - 980 K.

Procesul de ardere. Arderea combustibilului începe din momentul introducerii combustibilului în cilindru 15-30 înainte ca pistonul să ajungă la TDC. În acest moment, temperatura aerului comprimat este cu 150-200 C mai mare decât temperatura de autoaprindere. combustibilul care a intrat în starea fină de atomizare în cilindru se aprinde nu instantaneu, ci cu o întârziere de ceva timp (0,001 - 0,003 s), numită perioada de întârziere a aprinderii. În această perioadă, combustibilul se încălzește, se amestecă cu aerul și se evaporă, adică. se formează un amestec de lucru. Combustibilul pregătit se aprinde și arde. La sfârșitul combustiei, presiunea gazului atinge 5,5 - 11 MPa, iar temperatura 1800 - 2400 K.

Procesul de extindere. Expansiunea termică a gazelor din cilindru începe după încheierea procesului de ardere și se încheie la închiderea valvei de evacuare. La începutul expansiunii, combustibilul se arde. Procesul de expansiune termică se desfășoară în mod similar cu procesul de expansiune termică a gazelor dintr-un motor cu carburator .. Presiunea gazului din cilindru la sfârșitul expansiunii este de 0,3 - 0,5 MPa, iar temperatura este de 1000 - 1300 K.

Proces de eliberare. Eșapamentul începe când robinetul de evacuare se deschide și se termină când se închide supapa de evacuare. Procesul de evacuare are loc în același mod ca procesul de evacuare într-un motor cu carburator. Presiunea gazului din cilindru în timpul procesului de ejecție este de 0,11 - 0,12 MPa, temperatura gazului la sfârșitul procesului de evacuare este de 700 - 900 K.

Ciclul de serviciu al unui motor în doi timpi durează două cicluri sau o rotație a arborelui cotit. Luați în considerare ciclul de funcționare al unui motor cu doi timpi carburator cu o purjare a camerei manivele,

Procesul de compresie al amestecului combustibil din cilindru începe din momentul în care pistonul închide geamurile cilindrului când pistonul se deplasează de la BDC la TDC. Procesul de compresie este același ca în motorul în patru timpi al carburatorului,

Procesul de ardere este similar cu procesul de ardere într-un motor cu patru timpi carburator.

Procesul de expansiune termică a gazelor din cilindru începe după încheierea procesului de ardere și se încheie la deschiderea geamurilor de evacuare. Procesul de expansiune termică are loc similar procesului de expansiune a gazului într-un motor cu patru timpi carburator.Procesul de evacuare începe atunci când se deschid geamurile de evacuare, adică 60–65 înainte ca pistonul să ajungă la foraj, se termină 60–65 după forajul prin piston, diagrama arată linia 462. Pe măsură ce fereastra de ieșire se deschide, presiunea în cilindru scade brusc și 50–55 înainte ca pistonul să ajungă la foraj, amestecul combustibil, preluat anterior în camera manivelei și comprimat de un piston descendent, începe să curgă în cilindru. Perioada în care

două procese au loc simultan - intrarea unui amestec combustibil și eliberarea gazelor de eșapament - se numește purjare. În timpul epurării, amestecul de combustibil deplasează gazele de evacuare și este transportat parțial cu acestea. Cu o mișcare suplimentară către TDC, pistonul închide mai întâi geamurile de purjare, oprind accesul amestecului combustibil la cilindru din camera manivelei, apoi procesul de evacuare și de compresie începe în cilindru.

Deci, vedem că motoarele cu ardere internă sunt un mecanism foarte complex. Iar funcția îndeplinită prin expansiunea termică în motoarele cu ardere internă nu este la fel de simplă pe cât pare la prima vedere. Da, și nu ar exista motoare cu combustie internă fără utilizarea expansiunii termice a gazelor. Și suntem ușor convinși de acest lucru, după ce am examinat în detaliu principiul funcționării ICE, ciclurile lor de funcționare - toată activitatea lor se bazează pe utilizarea expansiunii termice a gazelor. Dar ICE este doar una dintre aplicațiile specifice de extindere termică. Și judecând după avantajele pe care expansiunea termică le aduce oamenilor printr-un motor cu ardere internă, se poate aprecia avantajele acestui fenomen în alte domenii ale activității umane.

Și să treacă epoca unui motor cu ardere internă, chiar dacă au multe neajunsuri, să apară motoare noi care nu poluează mediul intern și nu folosesc funcția de expansiune termică, dar primul va beneficia de oameni mult timp, iar oamenii vor răspunde amabil pentru multe sute de ani despre ei, căci au adus omenirea la un nou nivel de dezvoltare și, trecând-o, umanitatea a crescut și mai sus.

Primele idei pentru crearea motoarelor cu ardere internă datează din secolul al XVII-lea; în 1.680, Huygens a propus construirea unui motor care funcționează prin explozia unei încărcături de praf de pușcă într-un cilindru. Spre sfârșitul secolului 18 - începutul secolelor al XIX-lea, un număr de brevete legate de conversia căldurii combustibililor fosili în lucru în cilindrul motorului.

Motor diesel

Cu toate acestea, primul motor de acest tip, potrivit pentru utilizare practică, a fost construit și patentat de Lenoir (Franța) în 1860. Motorul era alimentat cu gaz ușor, fără compresie preliminară și avea o eficiență de aproximativ 3%.

În anii 70-80 ai secolului XIX a început utilizarea practică pe scară largă a motoarelor pe benzină cu aprindere prin scânteie, care lucrează la un ciclu de ardere rapidă. Începând cu 1885, a început construcția de mașini cu motoare cu combustie internă pe benzină. O mare contribuție la dezvoltarea acestui tip de motoare a avut Karl Benz, Robert Bosch (Germania), Daimler (Austria). Aceste motoare au fost dezvoltate și în Rusia - căpitanul flotei ruse I.S. Kostovich a construit în 1879 cel mai ușor motor la acea vreme pentru o aeronavă cu o capacitate de 80 CP. cu o greutate specifică de 3 kg / CP, cu mult înaintea inginerilor germani.

Următoarea etapă în dezvoltarea motoarelor cu ardere internă a fost crearea așa-numitelor motoare „calorizer”, în care combustibilul nu a fost aprins dintr-o scânteie electrică, dintr-o parte fierbinte din cilindru. Astfel de motoare au început să fie construite la începutul anilor 90 ai secolului XIX.

În 1892, Rudolph Diesel, inginer la MAN (Germania), a primit un brevet pentru un nou motor cu combustie internă (brevetul nr. 67207 din 28 februarie 1892). În 1893, a publicat pamfletul Teoria și proiectarea unui motor rațional de căldură conceput pentru a înlocui un motor cu abur și alte motoare actuale. Într-un motor „rațional”, s-a presupus o presiune de compresie de 250 atm, o eficiență de 75%, funcționând conform ciclului Carnot (intrare de căldură la T \u003d const), fără răcirea cilindrilor, praf de cărbune combustibil.

În februarie 1897, doar al 4-lea motor a fost prezentat cu teste oficiale, având o putere de aproximativ 20 CP, o presiune de compresie de 30 atm și o eficiență de 26-30%. O astfel de eficiență ridicată nu a fost obținută anterior la niciun motor de căldură.

Ciclul noului motor a fost semnificativ diferit de cel descris în brevet și în broșură. A desfășurat principiile cunoscute și testate anterior în alte motoare experimentale - precompresia aerului în cilindru, alimentarea directă a combustibilului la sfârșitul cursei de compresie, autoaprinderea combustibilului etc. Diferențele dintre motor și primul brevet și utilizarea ideilor altor inventatori au provocat multe atacuri împotriva lui R. Diesel, numeroasele sale procese și dificultăți financiare.

Probabil, aceasta a dat naștere morții tragice a lui R. Diesel înainte de începerea primului război mondial. Cu toate acestea, în recunoașterea meritului lui R. Diesel în crearea unui nou motor și adoptarea sa pe scară largă în industrie și transport, motorul cu aprindere prin compresie a fost numit „diesel”.

Inginerii ruși au rezolvat multe probleme de proiectare a ingineriei diesel, au oferit detaliilor designul care ulterior a devenit în general acceptat. În țara noastră au fost soluționate și problemele legate de utilizarea motoarelor diesel pe nave. În 1903, a fost comandată prima navă cu motor Vandal din lume, un tanc de tip lac cu o capacitate de ridicare de 820 tone cu trei motoare nereversibile în 4 timpi, cu o capacitate totală de 360 \u200b\u200bCP. În 1908, prima navă marină din lume, cisterna Delo (mai târziu V. Chkalov), a fost construită pentru navigarea în Marea Caspică cu o deplasare de 6.000 de tone cu două motoare diesel de 500 CP fiecare. În urma plantei „L. Fabricile Nobel ”Kolomensky și Sormovsky au început producția de motoare diesel.

În 1893, s-a încercat construirea unui astfel de motor la fabrica MAN din Augsburg. Lucrarea a fost regizată chiar de autor. În același timp, a devenit imposibilă punerea în aplicare a ideii - motorul nu putea funcționa pe praful de cărbune, combustia la T \u003d const nu a putut fi efectuată. În 1894, cel de-al doilea motor a fost construit, capabil să funcționeze fără sarcină pentru o perioadă scurtă de timp. Al treilea motor construit în 1895 s-a dovedit a fi mai de succes. A respins propunerile principale ale lui R. Diesel - motorul funcționa pe kerosen, combustibilul a fost pulverizat cu aer comprimat, arderea a fost la P \u003d const, a fost prevăzută răcirea cu apă a buteliilor.

Datorită succesului ingineriei diesel în Rusia, dieselurile au început să fie numite „motoare rusești” la un moment dat. Rusia a menținut o poziție de lider în inginerie diesel marină până la primul război mondial. Astfel, până în 1912, au fost construite în întreaga lume 16 nave motorizate cu o capacitate de motoare diesel principale de peste 600 CP; 14 dintre ele au fost construite în Rusia. Chiar și în anii 20, în ciuda marii distrugeri a economiei naționale din timpul Primului Război Mondial și al Războiului Civil, au fost create și produse în țara noastră motoare cu cruce de viteză redusă ale mărcilor 6 DKRN 38/50, 4DKRN 41/50 și 6DKRN 65/86. putere totală respectiv 750, 500 și 2400 CP

De la începutul utilizării până la mijlocul anilor 30, în practica mondială au predominat dizelele compresorului, în care combustibilul a fost furnizat cilindrului folosind aer comprimat la presiune ridicată. De regulă, motoarele diesel cu 2 sau 4 timpi, cu viteză mică, de multe ori cu acțiune dublă, au fost utilizate ca principale. ICE în 2 timpi a fost purjată cu o pompă de purjare cu piston condusă de un arbore cotit.

Ideea unui motor diesel necomprimat, patentat în 1898 de studentul G.V. al Institutului Tehnologic din Sankt Petersburg Trinkler (ulterior profesor la Gorky Institute of Engineers Transport Water), a fost dezvoltat pe scară largă abia în anii 30, când a fost creat suficient de fiabil echipament de combustibil pentru injecția directă de combustibil folosind pompe de înaltă presiune.

În 1898, uzina mecanică din Sankt Petersburg a companiei „Ludwig Nobel” (acum fabrica
Russian Diesel) a cumpărat o licență pentru producția de motoare noi. Obiectivul a fost stabilit pentru a asigura funcționarea motorului pe combustibil ieftin - petrol brut (în loc de kerosenul scump folosit în Occident). Această problemă a fost rezolvată cu succes - în ianuarie 1899 a fost testat primul motor diesel construit în Rusia cu o putere de 20 CP. la o viteză de 200 rpm.

O dezvoltare deosebit de rapidă a ingineriei diesel a fost observată după al doilea război mondial. Motorul diesel cu acțiune simplă reversibil, în 2 timpi, cu viteză mică, fără compresie, care funcționează direct pe șurub, a obținut o distribuție predominantă ca motor principal pe navele flotei de transport. Până în zilele noastre, motoarele diesel în 4 timpi cu viteză medie au fost și sunt folosite ca motoare auxiliare.

În anii 50, companii de renume care construiesc motorizări au lansat lucrări la impulsionarea motoarelor utilizând presurizarea turbinei pe gaz, un inginer testat și patentat. Buchi (Elveția) încă din 1925. La motoarele în 2 timpi cu viteză lentă, datorită impulsului, presiunea efectivă medie în cilindrul Re a fost ridicată de la 4-6 kg / cm2 (începutul anilor 50) la 7-5-8,3 kg / cm2 în anii 60 cu o valoare eficientă a eficienței motoare până la 38-40%. În anii '70, odată cu creșterea suplimentară a motoarelor cu impuls, presiunea efectivă medie din cilindru a fost crescută la 11-12 kg / cm2; diametrele maxime ale cilindrilor au atins 1050-1060 mm cu o cursă de piston de 1900-2900 mm și o putere a cilindrilor de 5000-6000 els.

În prezent, industria furnizează piața mondială cu motoare marine cu viteză mică, cu o presiune efectivă medie în cilindrul de 18-19,1 kg / cm2, cu diametre de cilindru până la 960-980 mm și cursă de piston până la 3150-3420 mm. Capacitățile agregate ajung la 82000-93000 els. cu eficiență eficientă până la 48-52%. Acești indicatori de eficiență nu au fost obținuți la niciun motor de căldură.

Pentru motoarele în 4 timpi cu viteză medie în anii 50, presiunea efectivă medie Pe a fost în intervalul 6,75-8,5 kg / cm2. În anii 60, Re a fost crescut la 14-15 kg / cm2. În anii 70-80, toate principalele companii de construcții diesel au atins nivelul Re de 17-20 kg / cm2; în motoarele experimentale s-a obținut Re 25-30 kg / cm2. Diametrul maxim al cilindrului a fost Ds \u003d 600-650 mm, cursa pistonului S \u003d 600-650 mm, puterea maximă a cilindrilor plase \u003d 1500-1650 el., Eficiență efectivă 42-45%. Aproximativ astfel de indicatori sunt oferite astăzi pe piața motoarelor în 4 timpi cu viteză medie.

În anii '60 a apărut tendința către o utilizare mai largă a motoarelor cu turație medie ca principale pe navele marinei. Într-o oarecare măsură, a fost legată de succesul companiei Pilstick (Franța), care a creat motorul RS-2 de competitivitate ridicată, precum și de nevoile de dezvoltare ale navelor specializate care au introdus o limită înălțimea sălii de motoare. Ulterior, motoare de acest tip au fost create și de alte companii - V 65/65 Sulzer-MAN, 60M Mitsui, TM-620 Stork, Vyartsilya 46 și altele. Îmbunătățirea suplimentară a motoarelor marine cu viteză medie merge pe calea creșterii cursei pistonului, creșterea prin sporire, creșterea eficienței lucrătorilor cicluri și funcționare economică prin utilizarea combustibililor reziduali din ce în ce mai grei, reducând emisiile nocive din gazele de eșapament în mediu.

Dieselul cu 2 viteze scăzut rămâne cel mai comun motor principal al vaselor marine moderne. În același timp, ca urmare a unei concurențe intense pe piața acestei clase de motoare, au rămas doar 2 modele - firmele Burmeister și Vine (Danemarca) și Sulzer (Elveția). Producția de motoare cu viteză mică de un design similar de către MAN (Germania), Doxford (Anglia), Fiat (Italia), Getaverken (Suedia), Stork (Olanda) a oprit producția.

Compania Sulzer, care a creat la începutul anilor 80 o gamă destul de eficientă de motoare precum RTA, cu toate acestea, de la an la an și-a redus producția. În 1996 și 1997 compania nu a primit deloc comenzi pentru motoarele RTA. Drept urmare, o participație de control la New Sulzer Diesel a fost achiziționată de Värtsilä (Finlanda).

Burmeister și Vine au creat în 1981 o serie de motoare cu cursă lungă de înaltă eficiență, de tip MS. Cu toate acestea, compania nu a reușit să depășească dificultățile financiare și a cedat MAN un pachet de control. Asociația MAN-B & W continuă să îmbunătățească motoarele din gama MS, oferind consumatorilor motoare cu cruce cu diametre de cilindru de la 280 la 980 mm și cu un raport de cursă piston la diametru de S / D \u003d 2,8; 3.2 și 3.8.

În Rusia, motoarele diesel moderne de mare viteză sunt produse din 1959 la Uzina de Inginerie Bryansk, sub licență de la Burmeister și Vine. Motoarele sunt instalate atât pe nave interne cât și pe nave de construcții străine.

Îmbunătățirea suplimentară a motoarelor cu cap de viteză redusă merge pe calea creșterii lor cu supraalimentare, reducerea gravitației specifice, creșterea fiabilității, creșterea duratei de funcționare între deschideri, folosirea celor mai grele combustibili reziduali și reducerea emisiilor dăunătoare în mediu. Având în vedere rezervele limitate de combustibil petrolier lichid de pe pământ, se efectuează cercetări privind utilizarea prafului de cărbune ca combustibil într-un cilindru al unui motor diesel cu viteză mică.

Dezvoltarea primului motor cu ardere internă a durat aproape două secole, până când șoferii pot învăța prototipurile motoarelor moderne. Totul a început cu gaz, nu cu benzină. Printre oamenii care au avut o mână în istoria creației se numără Otto, Benz, Maybach, Ford și alții. Însă, descoperirile științifice recente au întors întreaga lume auto, întrucât persoana greșită era considerată tatăl primului prototip.

Leonardo avea o mână și aici

Până în 2016, fondatorul primului motor cu combustie internă a fost Francois Isaac de Rivaz. Dar, o descoperire istorică făcută de savanți englezi a întors întreaga lume cu susul în jos. În timpul săpăturilor din apropierea unuia dintre mănăstirile franceze, s-au găsit desene care aparțineau lui Leonardo da Vinci. Printre ele se număra un desen al unui motor cu combustie internă.

Desigur, dacă te uiți la primele motoare pe care Otto și Daimler le-au creat, poți găsi asemănări constructive, dar nu mai sunt cu unități de putere moderne.

Legendarul da Vinci a fost înainte de timpul său cu aproape 500 de ani, dar, din moment ce a fost constrâns de tehnologiile vremii sale, precum și de capacitățile financiare, nu a putut construi un motor.

După ce au studiat desenul în detaliu, istoricii moderni, ingineri și designeri auto de renume mondial au ajuns la concluzia că această unitate de putere poate funcționa destul de productiv. Astfel, Ford a început să dezvolte un prototip motor cu combustie internă, bazat pe desenele lui Da Vinci. Dar, experimentul a avut doar jumătate de succes. Motorul nu a putut fi pornit.

Cu toate acestea, unele îmbunătățiri moderne au permis totuși să dea viață unității de alimentare. El a rămas un prototip experimental, dar ceva ce compania Ford a învățat totuși de la sine - aceasta este dimensiunea camerelor de ardere pentru mașinile din clasa B, care este de 83,7 mm. După cum s-a dovedit, aceasta este dimensiunea ideală pentru arderea unui amestec aer-combustibil pentru această clasă de motoare.

Inginerie și Teorie

Conform unor fapte istorice, în secolul al 17-lea, omul de știință și fizicianul olandez Christian Hagens a dezvoltat primul motor teoretic cu combustie internă pe bază de pulbere. Dar, așa cum Leonardo a fost constrâns de tehnologiile vremii sale, nu a putut să-și facă visul într-o realitate.

Franța. Al XIX-lea. Începe epoca mecanizării și industrializării în masă. În acest moment, puteți crea ceva incredibil. Primul care a reușit să asambleze un motor cu ardere internă a fost francezul Nisephor Nieps, pe care l-a numit - Pireolofor. A lucrat cu fratele său Claude și împreună, înainte de crearea ICE, au prezentat mai multe mecanisme care nu-și puteau găsi clienții.

În 1806, prezentarea primului motor a avut loc la Academia Națională Franceză. A lucrat la praful de cărbune și a avut o serie de defecte de proiectare. În ciuda tuturor deficiențelor, motorul a primit recenzii și recomandări pozitive. Drept urmare, frații Niepse au primit asistență financiară de la un investitor.

Primul motor a continuat să se dezvolte. Pe bărci și nave mici s-a instalat un prototip mai avansat. Dar, acest lucru nu a fost suficient pentru Claude și Nisephor, ei au vrut să surprindă întreaga lume, așa că au studiat diferite științe exacte pentru a-și îmbunătăți unitatea de putere.

Deci, eforturile lor au fost încununate de succes, iar în 1815 Nisefort a găsit lucrările chimistului Lavoisier, care scrie că „uleiurile volatile”, care fac parte din produsele petroliere, pot exploda atunci când interacționați cu aerul.

1817 an. Claude călătorește în Anglia pentru a obține un nou brevet pentru motor, deoarece în Franța data de expirare se apropia de sfârșit. În această etapă, frații se despart. Claude începe să lucreze singur la motor, fără să-l anunțe pe fratele său despre acest lucru și cere bani de la el.

Evoluțiile lui Claude au găsit confirmare doar în teorie. Motorul inventat nu a găsit o producție largă, așa că a devenit parte din istoria ingineriei Franței, iar Niepce a fost imortalizată de un monument.

Fiul unui celebru fizician și inventator, Sadi Carnot, a publicat un tratat care l-a făcut legendă în industria auto și îl face cunoscut în întreaga lume. Lucrarea a totalizat 200 de exemplare și a fost numită „Reflecții asupra forței motrice a focului și asupra mașinilor capabile să dezvolte această forță” publicată în 1824. Din acest moment începe istoria termodinamicii.

An 1858. Savantul și inginerul belgian Jean Joseph Etienne Lenoir construiește un motor în doi timpi. Elementele distinctive au fost că el avea un carburator și primul sistem de aprindere. Gazul de cărbune a servit drept combustibil. Dar, primul prototip a funcționat doar câteva secunde, iar apoi a eșuat pentru totdeauna.

Acest lucru s-a întâmplat deoarece motorul nu avea sisteme de ungere și răcire. Cu acest regres, Lenoir nu a renunțat și a continuat să lucreze la un prototip și deja în 1863, motorul montat pe un prototip cu 3 roți al mașinii a condus istoricul primului 50 de mile.

Toate aceste evoluții au marcat începutul erei auto. Primele motoare cu ardere internă au continuat să fie dezvoltate, iar creatorii lor și-au imortalizat numele în istorie. Printre aceștia s-au numărat - inginerul austriac Siegfried Marcus, George Brighton și alții.

Legendarii germani iau roata

În 1876, dezvoltatorii germani au început să ia bastonul, ale cărui nume de astăzi înfloresc tare. Primul care a fost remarcat a fost Nicolae Otto și legendarul său ciclu Otto. El a fost primul care a dezvoltat și construit un prototip cu 4 cilindri. După aceea, deja în 1877, a brevetat un nou motor, care stă la baza majorității motoarelor și aeronavelor moderne de la începutul secolului XX.

Un alt nume din istoria industriei auto pe care mulți oameni o cunosc astăzi este Gottlieb Daimler. El și fratele său inginer Wilhelm Maybach au dezvoltat un motor pe bază de gaz.

Anul 1886 a fost un moment de cotitură, deoarece Daimler și Maybach au creat prima mașină cu un motor cu ardere internă. Unitatea de alimentare a fost numită "Reitwagen". Acest motor a fost instalat anterior pe vehiculele cu două roți. Maybach a dezvoltat primul carburator cu jeturi, care a fost folosit și de ceva vreme.

Pentru a crea un motor cu combustie internă funcțională, marii ingineri au trebuit să-și combine forțele și mințile. Așadar, un grup de oameni de știință, care includeau Daimler, Maybach și Otto, au început să asambleze motoare două într-o zi, care la acea vreme era foarte rapidă. Dar, așa cum se întâmplă întotdeauna, pozițiile oamenilor de știință în îmbunătățirea unităților de alimentare au divergent, iar Daimler părăsește echipa pentru a-și fonda propria companie. În urma acestor evenimente, Maybach îl urmărește pe prietenul său.

1889 Daimler stabilește primul producător de automobile, Daimler Motoren Gesellschaft. În 1901, Maybach a montat primul Mercedes, care a marcat începutul legendarei mărci germane.

Un alt inventator german nu mai puțin legendar este Karl Benz. Lumea a văzut primul său prototip de motor în 1886. Dar, înainte de crearea primului său motor, a reușit să fondeze compania „Benz & Company”. Povestea ulterioară este pur și simplu uimitoare. Impresionat de dezvoltarea lui Daimler și Maybach, Benz a decis să îmbine toate companiile împreună.

Astfel, mai întâi Benz & Company se contopește cu Daimler Motoren Gesellschaft și devine Daimler-Benz. Ulterior, conexiunea a atins și Maybach, iar compania a devenit cunoscută sub numele de Mercedes-Benz.

Un alt eveniment semnificativ în industria auto a avut loc în 1889, când Daimler a propus dezvoltarea unei unități de alimentare în formă de V. Maybach și Benz și-au preluat ideea și deja în 1902 motoarele V au început să fie produse pe avioane, iar mai târziu pe mașini.

Tată, fondator al industriei auto

Dar orice spuneți, inginerul, inginerul american și doar o legendă, Henry Ford, a adus cea mai mare contribuție la dezvoltarea industriei auto și a propulsiei auto. Sloganul său: „O mașină pentru toată lumea” a fost recunoscută de oamenii obișnuiți, care i-au atras. După ce a fondat compania Ford în 1903, nu numai că a început să dezvolte o nouă generație de motoare pentru autoturismul său Ford A, dar a dat și noi locuri de muncă inginerilor și oamenilor simpli.

În 1903, Selden s-a opus lui Ford, susținând că primul folosea designul motorului său. Procesul a durat până la 8 ani, dar, în același timp, niciunul dintre participanți nu a reușit să câștige procesul, deoarece instanța a decis că drepturile Selden nu sunt încălcate, iar Ford folosește tipul și designul motorului.

În 1917, când Statele Unite au intrat în Primul Război Mondial, Ford a început să dezvolte primul motor greu pentru camioanele grele. Așa că, până la sfârșitul anului 1917, Henry a introdus prima unitate de alimentare cu benzină, în 8 timpi, cu 8 cilindri, Ford M, care a început să fie instalată pe camioane și, ulterior, în timpul celui de-al doilea război mondial, pe unele avioane de marfă.

Când alți producători auto nu treceau de cele mai bune perioade, compania lui Henry Ford a prosperat și a avut ocazia să dezvolte din ce în ce mai multe opțiuni de motoare noi, care au fost utilizate printre o gamă largă de automobile Ford.

concluzie

De fapt, primul motor cu ardere internă a fost inventat de Leonardo da Vinci, dar acest lucru a fost doar în teorie, deoarece el a fost constrâns de tehnologiile vremii sale. Dar primul prototip l-a pus pe picioare pe olandezul Christian Hagens. Apoi s-au dezvoltat frații francezi Nieppes.

Cu toate acestea, motoarele cu ardere internă au câștigat popularitate și dezvoltare în masă odată cu dezvoltarea unor ingineri atât de mari germani precum Otto, Daimler și Maybach. Separat, este de remarcat meritele dezvoltării motoarelor tatălui fondatorului industriei auto, Henry Ford.

introducere

Un motor cu combustie internă (ICE) este un tip de motor, un motor de căldură, în care energia chimică a unui combustibil (de obicei combustibil lichid sau gazos) care arde în zona de lucru este transformată în lucru mecanic. În ciuda faptului că ICE-urile sunt un tip imperfect de motoare termice (zgomot puternic, emisii toxice, mai puține resurse), datorită autonomiei lor (combustibilul necesar conține mult mai multă energie decât cele mai bune baterii electrice), ICE sunt foarte răspândite. Principalul dezavantaj al ICE este că produce putere mare numai într-un interval de viteză restrâns. Prin urmare, atributele integrale ale unui motor cu combustie internă sunt transmisia și demarorul. Doar în unele cazuri (de exemplu, în avioane) se poate renunța la o transmisie complexă. În plus, motorul cu ardere internă are nevoie de un sistem de combustibil (pentru alimentarea amestecului de combustibil) și un sistem de evacuare (pentru evacuarea gazelor de eșapament).

masina cu motor cu combustie interna

Istoric al creării unui motor cu ardere internă

În prezent, nu vei surprinde pe nimeni folosind un motor cu ardere internă. Milioane de mașini, generatoare de gaz și alte dispozitive folosesc ICE (motoare cu ardere internă) ca unitate. Apariția acestui tip de motor în secolul al XIX-lea se datorează în primul rând nevoii de a crea o acționare eficientă și modernă pentru diverse dispozitive și mecanisme industriale. În acea perioadă, în mare parte, s-a folosit un motor cu aburi. Avea o mulțime de deficiențe, de exemplu, o eficiență scăzută (adică cea mai mare parte a energiei cheltuite în producția de aburi a dispărut pur și simplu), a fost suficient de greoaie, a necesitat o întreținere calificată și mult timp pentru a porni și opri. Industria avea nevoie de un motor nou lipsit de aceste deficiențe. A devenit un motor cu ardere internă.

În secolul al XVII-lea, fizicianul olandez Christian Hagens a început experimente cu motoare cu ardere internă, iar în 1680 a fost dezvoltat un motor teoretic, al cărui combustibil era pulbere neagră. Cu toate acestea, ideile autorului nu au ajuns la realizare.

Primul care a reușit să creeze primul motor de ardere internă care funcționează din lume a fost NisefortNieps. În 1806, el și fratele său au înaintat Institutului Național (așa-numita Academie Franceză de Științe de atunci) un raport asupra unei mașini noi, care „ar fi comparabil cu rezistența la abur, dar ar consuma mai puțin combustibil”. Frații au numit-o „pireolofor”. Din greacă, acest lucru poate fi tradus ca „atras de vântul aprins”. A lucrat la praful de cărbune și nu la gaz sau gaz. În acele zile nu exista o industrie de rafinare a gazului sau a uleiului, invenția pireoloforei a provocat un interes deosebit. Doi comisari au primit sarcina să rezolve invenția. Unul dintre comisari a fost Lazăr Carnot. Carnot a dat o recenzie pozitivă, a lovit chiar ziarele. Deși motorul avea o serie de deficiențe, multe dintre ele nu au putut fi eliminate în acel moment din cauza lipsei tehnologiilor necesare: praful a fost aprins, de exemplu, la presiunea atmosferică, distribuția materiei combustibile în interiorul camerei a fost inegală, iar adaptarea pistonului la pereții cilindrilor a necesitat îmbunătățiri. . În acele zile, pistonul unei motoare cu aburi era considerat montat pe pereții cilindrului dacă o monedă trecea între ele cu dificultate.

Frații au construit un motor și i-au echipat cu o barcă de trei metri în greutate de 450 kg în 1806. Barca a urcat pe râul Sone cu o viteză de două ori mai mare decât cea a curentului.

Lazar Carnot a avut un fiu - locotenentul Marelui Stat Major Sadi Carnot, care în 1824 a publicat 200 de exemplare ale unei lucrări care i-a imortalizat ulterior numele. Aceasta este „Reflecții asupra forței motrice a focului și asupra mașinilor capabile să dezvolte această forță”. În această carte, el a pus bazele termodinamicii - teoria dezvoltării motoarelor cu ardere internă. Cartea menționa mașina Nieppes, care, probabil, a determinat-o pe Sadi Carnot să se gândească la motoarele viitorului - toate motoarele cu ardere internă: gaz, carburator și diesel. De asemenea, oferă îmbunătățiri suplimentare ale motorului, de la compresia aerului din cilindru etc.

Va trece încă un sfert de secol înainte ca fizicianul englez William Thomson (Lord Kelvin) și fizicianul german Rudolf Clausius să reînvie ideile lui Carnot și să facă din termodinamică o știință. Nimeni nu-și va aminti vreodată despre Nieppes. Iar următorul motor cu ardere internă va apărea abia în 1858 cu inginerul belgian Jean Joseph Etienne Lenoir. Motorul electric în doi timpi, un motor cu aprindere prin scânteie alimentat cu gaz de cărbune, va fi primul motor de acest gen comercial de succes. Primul motor a funcționat doar câteva secunde din cauza lipsei unui sistem de lubrifiere și a unui sistem de răcire, care au fost aplicate cu succes pe probele ulterioare. În 1863, Lenoir a îmbunătățit designul motorului său, folosind kerosen în loc de combustibil. Pe el, un prototip cu trei roți de mașini moderne a condus un istoric de 50 de mile.

Motorul Lenoir nu a fost lipsit de defecte, eficiența sa a ajuns doar la 5%, nu a utilizat combustibil și lubrifianți foarte eficient, a fost prea cald etc., dar a fost primul, după mulți ani de uitare, a reușit din punct de vedere comercial proiectul de a crea un nou motor pentru industria are nevoie. În 1862, savantul francez Alfons Beau de Rojas a propus și brevetat primul motor din patru cilindri din lume. Dar înainte de crearea sa, și cu atât mai mult producția comercială, nu a ajuns niciodată la așa ceva.

1864 - Inginerul austriac Siegfried Markus a creat primul motor de carburator monocilindric din lume care lucrează din arderea țițeiului. Câțiva ani mai târziu, același om de știință a construit un vehicul care circula cu o viteză de 10 mile pe oră.

1873 - George Brighton a propus un nou design pentru un motor cu kerosen cu 2 cilindri, care ulterior a devenit benzină. A fost primul model sigur, deși prea masiv și lent pentru utilizarea comercială.

1876 \u200b\u200b- Nicholas Otto, la 14 ani de la justificarea teoretică a funcționării motorului cu 4 cilindri de Rojas, a creat un model de lucru, cunoscut sub numele de „ciclul Otto”, un ciclu cu aprindere de la o scânteie. Otto ICE avea un cilindru vertical, arborele rotativ era situat pe partea sa și o șină specială era conectată la arbore. Arborele a ridicat pistonul, datorită căruia s-a format un vid, datorită căruia a fost absorbit amestecul aer-combustibil, care s-a aprins ulterior. Motorul nu a folosit aprindere electrică, inginerii nu aveau un nivel suficient de cunoștințe în domeniul ingineriei electrice, amestecul a fost aprins de o flacără deschisă printr-un orificiu special. După explozia amestecului, presiunea a crescut, sub care pistonul s-a ridicat (mai întâi sub acțiunea gazului și apoi prin inerție) și un mecanism special a deconectat șina de pe ax, s-a creat din nou vid, combustibilul a fost aspirat în camera de ardere și procesul a fost repetat din nou. Eficiența acestui motor a depășit 15%, ceea ce a fost semnificativ mai mare decât eficiența oricărui motor cu abur din acea vreme. Un proiect de succes, eficiență ridicată, precum și o muncă constantă la proiectarea unității (și anume, Otto în 1877, a brevetat un nou tip de motor cu combustie internă cu un ciclu de patru cicluri, care stă la baza celor mai moderne ICE), a permis să ocupe o cotă semnificativă de piață de acționări pentru diverse dispozitive și mecanisme.

1883 - Inginerul francez Eduard Delamar-Debotville proiectează un motor monocilindru în patru timpi în care gazul servea drept combustibil. Și deși nu a ajuns niciodată la realizarea practică a ideilor, cel puțin pe hârtie, Delamar-Debotville a ajuns în fața lui Gottlieb Daimler și a lui Karl Benz.

1885 - Gottlieb Daimler a creat ceea ce astăzi se numește prototipul unui motor modern cu gaz - un dispozitiv cu cilindri aranjați vertical și un carburator. În aceste scopuri, Daimler, împreună cu prietenul său Wilhelm Maybach, au achiziționat un atelier în apropierea orașului Stuttgart. Motorul a fost creat astfel încât să poată muta echipajul, astfel încât cerințele pentru el au fost foarte semnificative. ICE trebuia să fie compactă, să aibă suficientă putere și să nu necesite un generator de gaz. „Reitwagen” - inventatorii au numit primul vehicul cu două roți. Un an mai târziu, lumea a apărut și primul prototip de mașini cu 4 roți. Maybach a dezvoltat un carburator eficient care asigură o vaporizare eficientă a combustibilului. În același timp, băncile maghiare au brevetat un dispozitiv de carburator cu un jet. Spre deosebire de predecesorii săi, noul carburator și-a propus să nu vaporizeze, ci să pulverizeze combustibil, care se evapora direct în cilindrul motorului. Carburatorul dozează, de asemenea, combustibil și aer și le amestecă uniform în proporția potrivită.Gottlieb Daimler încă de la începutul carierei sale de inginer, a fost convins că motorul cu aburi este învechit și trebuie înlocuit cât mai curând posibil. Motoare pe benzină - asta a văzut Daimler ca o perspectivă de dezvoltare. A trebuit să bată multe praguri ale firmelor care nu doreau să-și asume riscuri și să investească într-un produs pe care încă nu îl știau. Maybach, prima persoană care l-a înțeles, a devenit mai târziu prietenul și partenerul său. În 1872, Daimler, împreună cu Nicholas Otto, adună toți cei mai buni specialiști cu care a lucrat vreodată, conduși de Maybach. Sarcina a fost formulată după cum urmează: crearea unui motor de gaz funcțional și eficient. Și doi ani mai târziu această sarcină a fost finalizată, iar producția de motoare a fost pusă pe flux. Două motoare pe zi reprezintă o viteză uriașă conform standardelor respective. Dar aici pozițiile lui Daimler și Otto cu privire la dezvoltarea ulterioară a companiei încep să divergeze. Primul consideră că este necesar să se îmbunătățească proiectarea și să se realizeze o serie de studii, al doilea vorbește despre necesitatea creșterii producției de motoare deja construite. Pe baza acestor contradicții, Daimler părăsește compania, urmată de Maybach, în 1889, organizează compania DaimlerMotorenGesellschaft, de la care prima mașină coboară de pe linia de asamblare. Și douăsprezece ani mai târziu, Maybach colectează prima mașină Mercedes, numită după fiica sa, care va deveni ulterior legendă.

1886 - 29 ianuarie, Karl Benz a brevetat designul primului automobil pe gaz cu trei roți din lume cu aprindere electrică, diferențial și răcire cu apă. Energia a fost furnizată roților folosind un scripetă specială și o centură fixată pe arborele de transmisie. În 1891, a construit și un vehicul cu patru roți. Karl Benz a fost primul care a reușit să combine șasiul și motorul împreună. Deja în 1893, mașinile Benz au devenit primele vehicule de masă ieftine din lume. În 1903, Benz & Company a fuzionat cu Daimler, formând Daimler-Benz, și mai târziu Mercedes-Benz, iar Benz însuși a devenit membru al consiliului de supraveghere până la moartea sa în 1929. 1889 - Daimler și-a îmbunătățit motorul în patru timpi, propunând un aranjament în formă de V al cilindrilor și utilizarea unor supape, ceea ce a crescut considerabil puterea specifică a motorului pe unitate de masă.

Aceasta a fost calea dezvoltării motoarelor cu ardere internă, care au adus confort și viteză în viața noastră. Dezvoltarea ulterioară a acestei direcții va fi afișată în timp, dar acum proiectanții oferă opțiuni de proiectare alternative destul de interesante pentru ICE.

Era în special transport. A mâncat un amestec de combustibil lichid cu aer, mai mult decât atât. Frecvența de rotație a arborelui a fost de 4-5 ori mai mare decât cea a motoarelor cu gaz, iar capacitatea litrului (l. S / l) a fost dublată. Pe unitatea de putere, exista mai puțin masă.

Primele motoare Benz au o viteză de rotație a arborelui care nu depășește 400 rpm; iar Benz a justificat acest motor cu viteză mică cu longevitatea și liniștea motorului. Mecanismul manivelei a rămas deschis, ca în motoarele staționare. Cel mai interesant lucru despre motorul Benz este aprinderea electrică a amestecului, în principiu aceeași cu motoarele actuale. Din păcate, a funcționat foarte instabil.

Creșterea puterii motorului

Nu a fost atât de ușor să crești puterea motorului și, astfel, viteza mașinii. Dacă crești diametrul cilindrului, atunci forțele care acționează pe pereții acestuia, pe detaliile mecanismului manivelei, cresc. Dacă creșteți lungimea cursei pistonului, atunci cilindrul este greu de amplasat pe mașină, dimensiunile pieselor manivelei cresc. În ambele cazuri, motorul devine mai greu. Aceste circumstanțe i-au condus pe proiectanți la ideea înmulțirii numărului de cilindri. Daimler avea deja motoare cu două cilindri (în formă de U) ale primelor sale motoare, iar în 1891 a construit primul patru cilindri.

Creșterea numărului de cilindri a dat nu numai compactitatea motorului cu o creștere a puterii sale, ci și o rulare lină. Într-un motor cu patru cilindri, fiecare cursă reprezintă o jumătate de rotație a arborelui cotit, în timp ce un motor cu un singur cilindru are două rotiri. În același timp, proiectarea și asamblarea motorului cu mai mulți cilindri este mai complexă, apar deformări și devieri ale arborelui. A trebuit să introduc contragreutări, să măresc numărul suporturilor sale și să instalez un ax de echilibrare auxiliar în apropiere.

Până la sfârșitul secolului, multe firme au produs simultan motoare cu un singur, dublu și patru cilindri. Am încercat să folosim cilindrii identici pe toate motoarele companiei pentru a stabili producția în masă și a simplifica înlocuirea lor în caz de avarii. De asemenea, au încercat să facă amovibil capul cilindrului (așa cum se face acum) pentru a facilita asamblarea motorului și întreținerea supapei, dar nu au putut obține o etanșare a golului dintre cap și cilindru; încălzirea a provocat deformarea capului, etanșitatea a fost ruptă. Apoi, cilindrul a fost turnat în același timp cu capul și s-au făcut trape cu dopuri pușcate pentru a accesa supapele. Turnarea a fost complicată. Prin urmare, cămașa de răcire cu apă era detașabilă (de unde și numele acesteia), realizată din alamă sau cupru. Fixați-l cu șuruburi.

Un loc important l-a ocupat sistemul de distribuție, adică umplerea cilindrilor cu un amestec combustibil și purificarea acestora din gaze. Pentru toate motoarele timpurii, amestecul a fost admis în cilindru printr-o supapă automată - un „poppet” pe o tijă ca o ciupercă răsturnată. Forma supapei este similară cu cea curentă, a fost deschisă datorită rarefierii în cilindru în timpul cursei de admisie, iar restul timpului a fost menținut în poziție închisă de arc și presiune în cilindru. În ciuda blocajelor dese, simplitatea designului unei astfel de valve a atras specialiști până în primii ani ai secolului XX. Și apoi, cu o creștere a vitezei arborelui, am trecut la o supapă controlată.

Supapa de evacuare a fost controlată de la bun început, ca o supapă de pe un motor cu aburi, folosind un excentric și o tracțiune. Odată cu abandonarea supapei automate și o creștere a numărului de cilindri, a crescut și numărul de excentrice. Acest lucru i-a determinat pe designeri să se gândească la un singur ax cu came în loc de excentrice, cu acționarea sa de la arborele cotit. Camele au fost așezate astfel încât proeminențele lor la momentul potrivit ridicau tulpinile valvei. Cu mișcarea suplimentară a camei, arcul a menținut robinetul închis. Dispozitivul mecanismului de distribuție a achiziționat o schemă care a supraviețuit până în zilele noastre. Pentru a compensa imperfecțiunile carburatoarelor din acea perioadă, acestui mecanism i s-a oferit o altă funcție: șoferul ar putea folosi o manetă specială (încă una!) - un comutator pentru a decupla arborele cu came și a scoate came de sub valve, oprește temporar acțiunea lor.

Deși, se pare, motorul auto, spre deosebire de cel staționar, ar putea fi răcit de fluxul de aer care se apropie, designerii au ajuns foarte curând la concluzia că răcirea cu apă a fost mai eficientă. A trecut printr-o serie de etape de dezvoltare, până la răspândirea caloriferelor bobinei, înconjurând uneori întreaga capotă a motorului. Bobinele, în ciuda volumului lor, a masei mari și a posibilelor defecțiuni, au durat aproximativ 15 ani. Pe modelul Mercedes (1901), pentru prima dată, a fost folosit pentru prima dată radiatorul tubular sau celular cu o suprafață de răcire mare, ceea ce a schimbat aspectul mașinii. La sfârșitul secolului XIX, au apărut pompe de apă rotite de un arbore cotit. Pentru a trage aer prin calorifer, în special în timpul conducerii lente, am folosit un ventilator amplasat în spatele caloriferului sau combinat cu volanta motorului (în acest caz, așezați o carcasă sub motor pentru a sigila compartimentul motorului).

Până la începutul secolului XX, a fost creat sistemul de ungere a motorului prin pulverizare. Buclele de pe capetele inferioare ale tijei de legătură au zguduit uleiul umplând carterul, picăturile sale ungând buteliile și rulmenții. Pentru a lubrifia celelalte mecanisme ale mașinii, a fost prevăzută o întreagă baterie de „picătore”, care apărea pe panoul frontal sau pe partea laterală a caroseriei. Din când în când, șoferul sau asistentul său apăsau butoanele picătorului.

În dezvoltarea dispozitivelor proiectate pentru a alimenta amestecul în cilindri și aprinderea acestuia, a trebuit să se ocupe de discipline științifice relativ noi: inginerie electrică, gaze și hidrodinamică.

Cu mult înainte de apariția mașinilor, atomizatorul era cunoscut. Merită să o punem pe benzină din rezervor în motor, iar vidul în cilindri în timpul cursei de admisie să creeze curent de aer și să pulverizeze benzina. Amestecând cu aerul, a format un amestec combustibil. Cu toate acestea, designerii au crezut că o astfel de schemă de „coafor” este prea delicată pentru motoarele brute ale vremii.

Apariția carburatorilor

Au inventat diferite carburatoare complexe. Funcționarea carburatorului Marcus seamănă cu procesul de pulverizare a vopselei de la o perie (de unde și numele - carburatorul periei). În carburatorul de tip „bubbler” (agitat) Benz, aerul a trecut prin grosimea benzinei din rezervor. Stratul de benzină a devenit mai subțire pe măsură ce a fost consumat, iar amestecul a devenit mai puțin saturat; dispozitivul a funcționat bine abia la începutul călătoriei. Aceștia au refuzat carburatorul din fitil, deoarece din cauza rarefierii în cilindru, acesta a aspirat uneori ... fitilele în sine și motorul s-a oprit. La utilizarea unui carburator de suprafață, șoferul a trebuit să monitorizeze constant nivelul benzinei.

Nefiind obținute rezultatul dorit, designerii s-au îndreptat spre pistolul de pulverizare respins. Carburatorul de pulverizare al Daimler și Maybach a constat în camere de plutire și amestecare. Un nivel constant de combustibil a fost menținut automat în camera de plutire. Datorită rarefecției, benzina a ieșit din dubla din camera de amestecare, ca și cum ar fi dintr-o pistolă pulverizată. Această schemă, în principiu, a supraviețuit până în zilele noastre.

Sisteme de aprindere

O varietate de soluții de proiectare este caracteristică și pentru sistemele cu aprindere timpurie. „Eficacitatea” lor este evidențiată de cuvintele „O bună aprindere!”, Cu care automobilistii s-au salutat odată. Și acum termenul „aprindere lungă” (remorcarea unei mașini eșuate) a fost păstrat în rândul șoferilor.

Aparatele electrice ale lui Lenoir erau atât de imperfecte, încât prima mașină din Benz echipată cu ele nu putea funcționa decât pe un drum foarte plat, pe vreme uscată și aproape de o stație de încărcare sau având „la bord” o sursă de elemente Bunsen uscate. Au încercat să le înlocuiască cu un dinam, dar nu a funcționat cu viteze mici; pentru a porni motorul, a fost necesar să se rotească manual arborele foarte energic sau să se disperseze într-un fel mașina. Bateria acidă era încă foarte grea, slabă din punct de vedere energetic, deteriorată de la agitare.

Mulți constructori auto au fost atrași de invenția „Aprindere magnetică pentru deconectare” inventată în 1895 de inginerul electric german Robert Bosch (1861-1942). Acest sistem a generat curent datorită mișcării armăturii în câmpul electric între poli ai magnetului. În momentul celei mai mari forțe de curent, circuitul electric a fost spart de o împingere condusă din armatură. Golul a apărut în camera de ardere. A apărut o scânteie care a aprins amestecul. Sistemul funcționa în mod fiabil dacă turația motorului nu depășea 300 rpm.

G. Daimler și V. Maybach, care au obținut viteze mari ale motorului, nu au satisfăcut niciunul dintre sistemele de aprindere electrică de atunci. Prin urmare, până la sfârșitul secolului al XIX-lea, pe mașinile Daimler a fost utilizat un tub de strălucire de platină, în ciuda costurilor ridicate, a pericolului de incendiu și a faptului că de multe ori a provocat aprinderea prematură a amestecului. În Germania, a fost chiar pregătit un proiect de lege care să interzică aprinderea strălucirii. Daimler a fost primul care a folosit o mașină magnetoelectrică cu două înfășurări de armătură propuse de R. Bosch pe o mașină de producție. Acesta a fost numit „magneto de înaltă tensiune”. Permite realizarea unei aprinderi fiabile și nu depindea de turația motorului. Mașinile cu magneto au durat până în anii '30.

Așa că pas cu pas a creat un motor auto. Capacitatea sa a crescut de la începutul secolului XX de zeci de ori, iar puterea specifică - de 7 ori, consumul de combustibil la 1 litru. a. Am redus la jumătate. Asemănările cu motoarele staționare sunt aproape pierdute, cu excepția celor mai frecvente.