Dezvoltarea motoarelor cu ardere internă. Istoria dezvoltării motorului cu ardere internă

Inițial, trebuie remarcat faptul că este imposibil să atribuiți cuiva în special calitatea de autor deplină în acest domeniu.

De exemplu, deja în manuscrisele Heron of Alexandria (150 î.Hr.) s-a sugerat că este posibil să se utilizeze puterea aburului pentru a acționa mecanisme și a crea un dispozitiv de propulsie. Mai târziu, lui Leonardo da Vinci i-a venit un gând similar. În 1643, Evangelista Torricelli a descris efectul puternic al presiunii aerului. Dar au rămas doar autorii ideilor. Autorii (creatorii) motorului cu ardere internă au fost alții.

În 1680, olandezul Christian Huygens a proiectat prima mașină electrică, care se baza pe fenomenul de expansiune a gazelor într-un cilindru în timpul exploziei prafului de pușcă. De fapt, a fost primul motor cu ardere internă!

Fizicianul Denis Papin a studiat lucrul unui piston într-un cilindru. În 1690, la Marburg, a creat o mașină cu abur care făcea lucrări utile prin încălzirea și condensarea aburului. A fost una dintre primele cazane de abur. Designul motorului cu abur (cilindru și piston) i-a fost sugerat lui Denis Papen de Leibniz. De-a lungul secolelor, mulți ingineri au perfecționat motorul cu aburi, printre care James Watt, care a folosit pentru prima dată termenul „putere” pentru a desemna puterea.

Atelierele mici nu au putut întotdeauna să folosească motorul cu abur. Cert este că un astfel de motor avea o eficiență foarte scăzută (mai puțin de 10%). În plus, utilizarea sa a fost asociată cu costuri și dificultăți mari: pentru a-l lansa, a fost necesar să se facă un foc și să se aducă fum. Chiar dacă mașina era necesară doar ocazional, ea trebuia să fie ținută constant sub aburi. A fost incomod. Industriile la scară mică au necesitat un motor cu economie de spațiu redus, care să poată fi pornit și oprit în orice moment și fără prea multă pregătire.

Alessandro Volta (1777): un amestec de aer și gaz de cărbune a fost detonat într-o capsulă cu o scânteie electrică. În 1807, elvețianul Isaac de Rivaz a primit un brevet pentru utilizarea unui amestec de aer cu gaz de cărbune ca mijloc de generare a energiei mecanice.

1801 Philippe Le Bon

În ultimul an al secolului al XVIII-lea, un inginer francez Philippe Le Bon(1769-1804) a descoperit gazul luminos. Tradiția îi atribuie succesul întâmplării: Le Bon a văzut că gazul emanat dintr-un borcan de rumeguș incendiat și-a dat seama cât de multe beneficii ar putea fi obținute din acest fenomen. În 1799 a primit un brevet pentru utilizarea și metoda de producere a gazului lămpii prin distilarea uscată a lemnului sau cărbunelui. Această descoperire a fost de mare importanță, în primul rând, pentru dezvoltarea tehnologiei de iluminat. În Franța, și apoi în alte țări europene, lămpile cu gaz au început să concureze cu succes cu lumânările. Cu toate acestea, gazul luminos nu era potrivit doar pentru iluminat. În 1801, Le Bon a încheiat un brevet pentru proiectarea unui motor pe gaz. Principiul de funcționare al acestei mașini s-a bazat pe proprietatea binecunoscută a gazului pe care l-a descoperit: amestecul său cu aerul a explodat la aprindere cu eliberarea unei cantități mari de căldură. Produsele de ardere s-au extins rapid, punând o presiune puternică asupra mediului. Prin crearea condițiilor adecvate, puteți folosi energia eliberată în interesul omului.

Motorul Lebon avea două compresoare și o cameră de amestecare. Un compresor trebuia să pompeze aer comprimat în cameră, iar celălalt să pompeze gaz luminos comprimat de la un generator de gaz. Amestecul aer-gaz a intrat apoi în cilindrul de lucru, unde s-a aprins. Motorul avea efect dublu, adică camere de lucru cu acțiune alternativă erau amplasate pe ambele părți ale pistonului. De fapt, Le Bon a tras ideea unui motor cu ardere internă, dar în 1804 a murit, neavând timp să-și aducă invenția la viață.

Dar ideea lui a continuat să trăiască! Într-adevăr, principiul de funcționare al unui motor pe gaz este mult mai simplu decât cel al unui motor cu abur, deoarece aici combustibilul însuși produce direct presiune asupra pistonului, în timp ce într-un motor cu aburi, energia termică este mai întâi transferată la purtător - vapori de apă, care face o muncă utilă. În anii următori, câțiva inventatori din diferite țări au încercat să creeze un motor pe gaz pentru lampă funcțional. Cu toate acestea, toate aceste încercări nu au dus la apariția pe piață a motoarelor care ar putea concura cu succes cu cele cu abur.

Următorul pas major a fost făcut în 1825, când Michael Faraday a obținut benzen din cărbune, primul combustibil lichid pentru un motor cu ardere internă.

1862 Etienne Lenoir

Etienne Lenoir(1822-1900) a fost nevoit să-și abandoneze visul de a deveni inginer și a început să lucreze ca ospătar în restaurantul destul de modest „Bachelor Parisian”. Proprietarii de ateliere și mecanici se întâlneau adesea printre obișnuiții instituției. Așadar, servind gustări și servind alcool, tânărul a trăit cu problemele mecanicilor și inginerilor și un plan îndrăzneț pentru îmbunătățirea fundamentală a unei astfel de curiozități ca un motor începea să-i apară deja în cap. Curând, părăsind locul garconului, Lenoir a plecat să lucreze într-unul dintre ateliere, unde responsabilitatea lui era să compună noi emailuri. Aproximativ un an mai târziu, după ce s-a certat cu proprietarul, Lenoir a devenit un mecanic singuratic care repara totul, de la trăsuri la latrine și ustensile de bucătărie. După ce a lucrat ceva timp și nu a avut nici recunoștință, nici bani, a intrat în mecanica și turnătoria italianului Marinoni, care, cu ajutorul lui Lenoir, a fost transformată într-un atelier de electroformare. În cele din urmă, Lenoir a dus o viață confortabilă și a avut ocazia unei invenții experimentale. În acel moment, el și-a creat propriile variante ale unui motor electric de mică putere, un regulator dinamic, un contor de apă. Lenoir a brevetat toate invențiile sale și și-a continuat experimentele.

Primul prototip al motorului i-a surprins plăcut pe Lenoir și pe sponsorul său Marinoni cu zgomotul său. De asemenea, au existat dezavantaje - s-a încălzit prea repede în timpul funcționării și a necesitat o răcire fundamental diferită. Din cauza unei gafe legale, mașina lui Lenoir a fost sigilată, totuși (există o căptușeală argintie), asta l-a determinat să-și creeze propria companie. Și foarte curând compania pentru producția de motoare cu gaz "Lenoir and Co" a început să funcționeze. Motorul Lenoir, cu o capacitate de 4 cai putere, a fost produs de firmele franceze „Marinoni”, „Lefebvre”, „Gaultier” și firma germană „Kuhn”.

În 1860, Lenoir a primit un brevet pentru invenția sa și, în același an, inginerul german Otto a făcut cunoștință cu motorul, care mai târziu, împreună cu Langen, a creat o companie pentru producția de astfel de motoare. Această firmă, care la început a glorificat opera lui Lenoir, a fost cea care i-a luat mai târziu lauri.

Mașina lui Lenoir a fost demonstrată cu succes la Expoziția de la Paris din 1862. Revista franceză „Illusion” a oferit publicului un desen și o descriere a omnibusului lui Lenoir - un echipaj cu trei roți, cu opt locuri, cu acest motor. A fost un moment interesant - un moment de inginerie îndrăzneț și idei și oportunități inepuizabile. Cele mai îndrăznețe și revoluționare decizii au bântuit „tehnicieni” strălucitori din întreaga lume - era o eră a progresului în față. În decembrie 1872, motorul pe gaz al lui Lenoir a fost instalat pe dirijabil, testele au avut succes. Cu toate acestea, gloria lui Lenoir a fost de scurtă durată - deja în 1878 a fost ocolit de germani - mașina zgomotoasă și voluminoasă în 4 timpi a fostului său coleg Otto, cu o roată mare cu volantă verticală, lucra cu o eficiență de 16%, în timp ce în Lenoir. motorul în doi timpi a atins doar 5% ... Desigur, recordul a fost doborât.

1878 August Otto și barurile lui

În 1864 August Otto a primit un brevet pentru modelul său de motor pe gaz și în același an a încheiat un contract cu bogatul inginer Langen pentru a opera această invenție. Otto & Company a fost înființată în curând. La prima vedere, motorul Otto reprezenta un pas înapoi față de motorul Lenoir. Cilindrul era vertical. Arborele rotativ a fost plasat peste cilindru din lateral. Un raft conectat la arbore a fost atașat la acesta de-a lungul axei pistonului. Motorul a funcționat după cum urmează. Arborele rotativ a ridicat pistonul, în urma căruia s-a format un spațiu rarefiat sub piston și a fost aspirat un amestec de aer și gaz. Amestecul s-a aprins apoi.

Nici Otto și nici Langen nu aveau cunoștințe suficiente în domeniul ingineriei electrice și au abandonat aprinderea electrică. Au fost aprinse cu o flacără deschisă printr-un tub. În timpul exploziei, presiunea sub piston a crescut la aproximativ 4 atm. Sub acțiunea acestei presiuni, pistonul s-a ridicat până când s-a creat un vid sub el. Astfel, energia combustibilului ars a fost folosită în motor cu randament maxim. Aceasta a fost principala descoperire originală a lui Otto. Cursa de lucru descendentă a pistonului a început sub influența presiunii atmosferice, supapa de evacuare a fost deschisă, iar pistonul a deplasat gazele de eșapament cu masa sa. Datorită extinderii mai complete a produselor de ardere, eficiența acestui motor a fost semnificativ mai mare decât eficiența motorului Lenoir și a ajuns la 16%, adică a depășit randamentul celor mai bune motoare cu abur din acea vreme.

Cea mai dificilă problemă cu un astfel de design al motorului a fost crearea unui mecanism pentru transmiterea mișcării rack-ului către arbore. În acest scop, a fost inventat un dispozitiv special de transmisie cu bile și crutoane. Când pistonul cu rack a zburat în sus, biscuiții, care au acoperit arborele cu suprafețele lor înclinate, au interacționat cu bilele, astfel încât să nu interfereze cu mișcarea rackului, dar de îndată ce cremalierul a început să se miște în jos, bilele s-au rostogolit pe suprafața înclinată a biscuiților și le-au apăsat strâns de arbore, forțându-l să se rotească. Acest design a asigurat viabilitatea motorului.

Din moment ce motoarele Otto au fost de aproape 5 ori mai economice decât motoarele Lenoir, au început imediat să fie la mare căutare. În anii următori, au fost produse aproximativ cinci mii dintre ele. Otto a muncit din greu pentru a le îmbunătăți designul.

La scurt timp, cremaliera dințată a fost înlocuită de un angrenaj cu manivelă (mulți au fost stânjeniți de vederea raftului care a decolat în sus într-o fracțiune de secundă, în plus, mișcarea sa a fost însoțită de un bubuit neplăcut).

Dar cea mai semnificativă dintre invențiile sale a venit în 1877, când Otto a semnat un brevet pentru un nou motor cu patru timpi. Acest ciclu se află în centrul majorității motoarelor pe benzină și pe benzină până în prezent. Și în 1878, motoarele noi au fost deja puse în producție.

În toate motoarele cu gaz anterioare, un amestec de gaz și aer a fost aprins în cilindrul de lucru la presiune atmosferică. Cu toate acestea, cu cât este mai mare presiunea, cu atât este mai puternic efectul exploziei. În consecință, când amestecul a fost comprimat, explozia ar fi trebuit să fie mai puternică. În noul motor pe gaz Otto, gazul a fost comprimat la 3 atm. Ca urmare motorul a devenit mai mic, dar puterea sa a crescut.

Pentru a face rotația arborelui mai uniformă, acesta a fost echipat cu o volantă masivă. Într-adevăr, din cele patru curse ale pistonului, doar una a corespuns lucrărilor utile, iar volantul a trebuit să furnizeze energie pentru trei curse ulterioare (sau, ceea ce este același, pe durata a 1,5 rotații). Amestecul a fost aprins, ca și înainte, cu flacără deschisă. Datorită conexiunii manivelei cu arborele, nu a fost posibilă obținerea expansiunii gazului la atmosferă și, prin urmare, eficiența motorului nu a fost cu mult mai mare decât cea a modelelor anterioare. Dar sa dovedit a fi cea mai mare pentru motoarele termice din acea vreme.

Ciclul în patru timpi a fost cea mai mare realizare tehnică a lui Otto. Dar s-a descoperit curând că cu câțiva ani înainte de invenția sa, exact același principiu de funcționare al motorului fusese descris de inginerul francez Vaux de Roche. Un grup de industriași francezi a contestat brevetul lui Otto în instanță. Curtea a considerat argumentele lor convingătoare. Drepturile lui Otto în temeiul brevetului său au fost reduse semnificativ, inclusiv revocarea monopolului său în ciclul în patru timpi. Otto a fost dureros supărat de acest eșec, în timp ce afacerile companiei sale nu mergeau deloc rău. Deși concurenții au lansat producția de motoare în patru timpi, modelul Otto, elaborat în mulți ani de producție, a fost încă cel mai bun, iar cererea pentru acesta nu a încetat. Până în 1897, au fost produse aproximativ 42 de mii dintre aceste motoare de diferite capacități.

Cu toate acestea, faptul că gazul luminescent a fost utilizat ca combustibil a restrâns foarte mult domeniul de aplicare al primelor motoare cu ardere internă. Numărul fabricilor de iluminat și gaze a fost nesemnificativ chiar și în Europa, în timp ce în Rusia erau doar două - la Moscova și la Sankt Petersburg. Prin urmare, căutarea unui nou combustibil pentru motorul cu ardere internă nu s-a oprit. Unii inventatori au încercat să folosească vapori de combustibil lichid ca gaz. În 1872, americanul Brighton a încercat să folosească kerosenul în această calitate. Cu toate acestea, kerosenul s-a evaporat prost, iar Brighton a trecut la un produs petrolier mai ușor - benzina. Dar pentru ca un motor cu combustibil lichid să concureze cu succes cu unul pe gaz, a fost necesar să se creeze un dispozitiv special (mai târziu a devenit cunoscut sub numele de carburator) pentru a evapora benzina și a obține un amestec combustibil al acesteia cu aerul. Brighton în același an 1872 a inventat unul dintre primii carburatori așa-numiți "evaporativi", dar a funcționat nesatisfăcător.

limba germana Maybach a sugerat nu evaporarea benzinei, ci pulverizarea ei fină în aer. Acest lucru a asigurat o distribuție uniformă a amestecului peste cilindru, iar evaporarea în sine a avut loc deja în cilindru sub acțiunea căldurii de comprimare. Pentru a asigura atomizarea, benzina a fost aspirată de un flux de aer printr-o duză de dozare. Jetul a fost realizat sub forma uneia sau mai multor orificii într-un tub situat perpendicular pe fluxul de aer. Pentru menținerea presiunii, a fost prevăzut un mic rezervor cu un flotor, care menținea nivelul la o înălțime dată, astfel încât cantitatea de benzină aspirată să fie proporțională cu cantitatea de aer furnizată. Carburatorul consta astfel din două părți: o cameră de plutire și o cameră de amestecare. Combustibilul curgea liber în cameră din rezervor printr-un tub și era ținut la același nivel de un flotor, care se ridica împreună cu nivelul de combustibil și, la umplere, cobora acul cu ajutorul unei pârghii și astfel închidea accesul la combustibilul. Cantitatea de amestec livrată cilindrului a fost reglată prin rotirea clapetei (clapeta de accelerație).

Inginer german Julius Daimler... a lucrat pentru Otto mulți ani și a fost membru al consiliului său de administrație. La începutul anilor 80, i-a propus șefului său un proiect pentru un motor compact pe benzină care să poată fi folosit în transport. Otto (ca Watt în timpul său într-o situație similară) a reacționat rece la propunerea lui Daimler. Apoi, Daimler, împreună cu prietenul său Wilhelm Maybach, au luat o decizie îndrăzneață - în 1882 au părăsit compania Otto și au achiziționat un mic atelier lângă Stuttgart. În 1883, primul motor pe benzină a fost creat cu aprinderea dintr-un tub gol roșu deschis deschis într-un cilindru.

Între timp, un alt german, Karl Benz, proprietarul Benz & K din Mannheim, și-a dezvoltat propriul motor cu aprindere electrică. În 1886, a produs o mașină cu trei roți, care poate fi considerată prima mașină reală. În același an, Daimler a construit motorul în caroserie.

Primele motoare cu ardere internă au fost cu un singur cilindru, iar pentru a crește puterea motorului, de obicei creșteau volumul cilindrului. Apoi au început să realizeze acest lucru prin creșterea numărului de cilindri. La sfârșitul secolului al XIX-lea au apărut motoarele cu doi cilindri, iar de la începutul secolului al XX-lea au început să se răspândească motoarele cu patru cilindri. Acestea din urmă au fost aranjate în așa fel încât în ​​fiecare dintre cilindri ciclul în patru timpi a fost deplasat cu o cursă a pistonului. Datorită acestui fapt, s-a obținut o bună uniformitate a rotației arborelui cotit.

Istoria creării motorului diesel.

În zilele noastre, majoritatea oamenilor asociază cuvântul „diesel” doar cu motorul cu ardere internă cu aprindere prin compresie, care funcționează cu combustibil lichid. Și puțini oameni știu că acest motor poartă numele inventatorului german - Rudolf Christian Karl Diesel (1858-1913).

Părinții lui Rudolph erau legători de cărți și vânzători de cărți. Familia își are urmașii din orașul turingian Pösnek (Germania). Cu toate acestea, Rudolph s-a născut la Paris pe 18 martie 1858.

Familia tatălui său, Theodor Diesel, a trăit în acest oraș mulți ani și nimeni nu și-a amintit că erau germani. Dar, în 1870, a început războiul franco-prusac, iar motorina a trebuit să se mute în Anglia. Mai târziu, băiatul a fost trimis rudelor sale în orașul Augsburg (Germania). Acolo Rudolph a absolvit cu onoruri Școala Politehnică Superioară din München. Muzica, poezia și artele vizuale l-au atras pe Rudolph la fel de mult ca matematica. Performanța tânărului a fost fenomenală, iar perseverența sa în atingerea obiectivului i-a copleșit pe cunoscuți.

În curând profesorul Karl von Linde i-a oferit un post de director în filiala din Paris a firmei sale. Inventatorul „frigiderului Linde” l-a interesat pe Diesel de problemele motoarelor termice - motoarele cu aburi și motoarele cu ardere internă, care tocmai apăruseră datorită invențiilor lui Nikolaus August Otto.

Timp de 10 ani, Diesel a dezvoltat sute de desene și calcule pentru un motor de tip cu absorbție care funcționa cu amoniac. Imaginația tânărului inginer nu cunoștea limite - de la motoare miniaturale pentru mașini de cusut până la unități staționare gigantice care utilizează energie solară! Și totuși Diesel nu a reușit să creeze un motor eficient, nici măcar pe hârtie.

După ce și-a propus să construiască un motor economic, propus în 1824 de ofițerul francez Nicolas Leonard Sadi Carnot (1796-1832), Diesel a studiat cu atenție singurul său tratat nemuritor „Reflecții asupra forței motrice a focului și asupra mașinilor capabile să folosească această forță ." Potrivit lui Carnot, în cel mai economic motor este necesar să încălziți fluidul de lucru la temperatura de ardere a combustibilului numai prin „schimbarea volumului”, adică compresie rapidă. Când combustibilul se aprinde, trebuie să reușiți să mențineți temperatura constantă. Și acest lucru este posibil numai cu arderea simultană a combustibilului și expansiunea gazului încălzit.

În 1890, Rudolph s-a mutat la Berlin și... a înlocuit amoniacul cu aer comprimat foarte încălzit. „În căutarea neobosită a obiectivului, ca urmare a unor calcule nesfârșite, s-a născut în sfârșit o idee care m-a umplut de mare bucurie", a scris inventatorul. În loc de amoniac, trebuie să luați aer cald comprimat, să introduceți combustibil atomizat în el și, simultan cu arderea, extindeți amestecul de ardere astfel încât să folosiți cât mai multă căldură posibil pentru muncă utilă."

În 1892, Diesel a primit un brevet care s-a dovedit a fi unul dintre cele mai scumpe din lume. Și apoi a publicat o descriere a motorului. „Ideea mea, i-a scris familiei, este atât de înaintea a tot ceea ce a fost creat în acest domeniu până acum încât putem spune în siguranță - Sunt primul din această nouă și cea mai importantă secțiune de tehnologie de pe mica noastră minge de pământ! merg înaintea celor mai bune minți ale omenirii de pe ambele părți ale oceanului!”

Construcțiile teoretice nu au trezit niciodată un interes atât de mare în rândul specialiștilor. Cu toate acestea, majoritatea considerau ideea ca fiind practic impracticabilă. Dar au existat și alte exemple. "Am citit lucrarea dvs. cu mare interes: nimeni care a prezis apusul pentru o mașină cu abur nu s-a desfășurat vreodată atât de radical și de îndrăzneț. Și victoria va aparține unui asemenea curaj!" - a scris profesorul M. Schratter. Diesel a crezut în mașina lui...

Anul 1893. Motor diesel. Etapa 1.

Primul motor prototip a fost construit deja în 1893 la Augsburg. Construcția a fost supravegheată chiar de Diesel. Testele au început imediat, dar primul prototip a explodat, iar inventatorul și asistentul său aproape că au murit. Motorul folosea praful de lignit ca combustibil și era fără răcirea cu apă a pereților cilindrului.

După ce nu a reușit să obțină un rezultat pozitiv asupra prafului de cărbune, Rudolf Diesel, după ce a încercat să utilizeze gaz luminos, a optat în cele din urmă pentru combustibilul lichid.

Anul 1894. Motor diesel. Etapa 2.

În februarie 1894, au început testele pe al doilea prototip al motorului, în care kerosenul era deja folosit ca combustibil.

1895 Motor diesel. Etapa 3.

După primele două eșecuri, el a construit un al treilea model. "Primul motor nu funcționează, al doilea nu funcționează perfect, al treilea va fi bun!" - i-a spus Diesel colegului său Vogel. În 1895, s-a finalizat asamblarea celui de-al treilea eșantion, care conține deja toate elementele principale ale viitorului motor diesel. Chiar s-a dovedit a fi bun! Dar când a creat-o, Diesel a trebuit să abandoneze multe dintre planurile sale inițiale. De exemplu, nu a reușit complet să obțină rezultatele așteptate din funcționarea motorului fără răcirea cu apă. Deși posibilitatea unei astfel de lucrări, prezisă teoretic de Diesel, a fost dovedită în timpul testelor, dar experimentele l-au convins că nu era practic de realizat în practică. Rezultatele pozitive au apărut numai după ce motorul a fost echipat cu răcire cu apă, iar alimentarea cu combustibil lichid a cilindrului și atomizarea acestuia au început să se efectueze folosind aer comprimat. În ceea ce privește introducerea răcirii cu apă, Diesel, explicând rezultatele lucrărilor și testelor primului motor prototip în raportul său la congresul Uniunii Inginerilor Germani, va spune următoarele: „Vă atrag atenția asupra faptului că această mașină a funcționat fără o manta de apă și, astfel, posibilitatea de a lucra fără răcire cu apă, teoretic prevăzută. Din motive practice, în alte modele de mașini, a fost folosită o manta de răcire cu apă, care face posibilă în principal obținerea unei lucrări mari cu același cilindru dimensiuni. "

1896 Motor diesel. Etapa 4.

La sfârșitul anului 1896, a fost construită cea de-a patra versiune finală a motorului experimental de 20 CP.

În timpul testelor oficiale din februarie 1897, efectuate sub conducerea profesorului M. Schroeter, acest motor a consumat 240 g de kerosen la 1 CP. pe oră, eficiența sa efectivă a fost de 26%. Niciunul dintre motoarele care existau la acea vreme nu avea asemenea indicatori. Motorul a fost acționat în patru timpi. În timpul primei curse a pistonului, aerul a fost aspirat în cilindru, în timpul celei de-a doua a fost comprimat la aproximativ 4 MPa, în timp ce se încălzea până la aproximativ 600 ° C. Și combustibilul lichid (kerosen) a început să fie introdus în mediul de aer încălzit prin comprimare printr-o duză (aer comprimat sub o presiune de 5-6 MPa). Odată ajuns în aerul fierbinte, combustibilul s-a aprins spontan și a ars la presiune aproape constantă (dar nu la o temperatură constantă, așa cum se aștepta Diesel când a brevetat ciclul). Alimentarea cu kerosen a cilindrului a continuat pentru aproximativ 1/5 din a treia cursă a pistonului. Pentru restul cursei, produsele de ardere s-au extins. În timpul celei de-a patra curse a pistonului, combustibilul ars a fost eliberat în atmosferă. Ciclul de lucru al motorului creat a fost foarte diferit de cel brevetat.

Expoziția de motoare cu abur din München din 1898 a fost punctul culminant al succesului incredibil al Diesel. Companiile germane și străine făceau comenzi pentru motor. O ploaie aurie a căzut peste inginerul de 39 de ani !!!

Abandonând cercetarea, Diesel a intrat în comerț. Având deja o avere de șase milioane, a fondat o întreprindere pentru construcția de trenuri electrice, a finanțat loterii catolice, a cumpărat și a vândut tot felul de firme. Dar este uimitor - niciun motor al „sistemului Diesel” nu fusese vândut nici măcar până atunci!

Scandalul a izbucnit când primele dieseluri nu au funcționat. Acordurile sunt anulate, plățile către Diesel sunt suspendate. Fabrica din Augsburg, deținută de inventator, a dat faliment. Datorită abundenței unor probleme minore, motorul diesel și-a subminat reputația. Precizia necesară în fabricarea unui număr de piese a depășit semnificativ nivelul capacităților majorității fabricilor. Pe lângă dificultățile tehnologice, s-a pus problema creării de noi materiale rezistente la căldură. Unele firme au declarat că motoarele diesel sunt „nepotrivite” pentru producția de masă...

Confruntat cu un zid de ostilitate în Germania, Diesel a legat relații cu industriași străini. În Franța, Elveția, Austria, Belgia, Rusia și America.

1903 an. O aventură diesel în Rusia.

De îndată ce vestea noului motor s-a răspândit în lumea industrială, Emmanuel Nobel, proprietarul unei fabrici de construcții de mașini din Sankt Petersburg, și-a dat seama imediat că Rusia are un viitor extraordinar pentru dieseluri. Pentru că în Rusia există rezerve inepuizabile de petrol, care, chiar și în forma sa pură, fără prelucrare, pot deveni combustibil pentru un motor nou. Și, desigur, a existat un beneficiu nu numai pentru întreaga Rusie Mare, ci și în special pentru familia Nobel, care deține parteneriatul de rafinare a petrolului Nobel Brothers. Și în 1897, Emmanuel Nobel a încercat să obțină un brevet pentru fabricarea unui motor în Rusia. Cu toate acestea, Diesel, care era scăldat atunci în razele faimii mondiale, a cerut un preț exorbitant - jumătate de milion de ruble în aur. Suedezul zelos a decis să aștepte un moment mai potrivit pentru afacere. Un an mai târziu, designerul, care a primit o idee realistă a legilor afacerilor, a redus prețul la 800 de mii de mărci.

Prin obținerea brevetului, Nobel a comis un act de altruism nemaiauzit: a invitat toate fabricile rusești de profil corespunzător, folosind planurile brevetului, să înceapă producția de motoare diesel. Cu toate acestea, din cauza faptului că până atunci autoritatea motorului în Occident fusese foarte zdruncinat, nu existau voluntari. Și inginerii uzinei Nobel au început să dezvolte independent o modificare a motorului care funcționează cu ulei. În noiembrie 1899, motorina „ulei” cu o capacitate de 20 CP. a fost gata. În 1900, la expoziția de la Paris, designerul său principal, profesorul Georgy Filippovich Depp, a dovedit că motorul diesel rus este superior analogilor străini. Sarcina principală pentru Nobel a fost să obțină o comandă de la departamentul militar pentru instalarea motoarelor diesel pe navele de război. În 1903, la Sankt Petersburg, precum și la uzina de construcție de mașini Kolomna, au început să fie produse motoare cu o capacitate de 150 CP. La început, motoarele diesel au fost instalate pe două nave ale parteneriatului Nobel - „Vandal” și „Sarmat”. Avantajele motorului cu ulei față de motorul cu abur erau atât de evidente, încât proprietarii companiilor de transport maritim au început să alerge pentru a-și echipa navele cu motoare diesel.

În timp ce puterile europene se certau cine ar trebui să se ocupe de producția de motoare a la Diesel, producția lor în serie a fost stabilită de Rusia și mai multe tipuri simultan: staționare, de mare viteză, navă, reversibile etc. Motoarele diesel au fost produse de fabrici din Kolomna, Riga, Nikolaev, Harkov și, bineînțeles, uzina Ludwig Nobel din Sankt Petersburg (Ulei Nobel în motoare Nobel pentru bani Nobel)... În Europa, motorul diesel chiar a început să fie numit „motorul rusesc”. Diesel a colaborat cu bucurie cu industriașii ruși - ei sunt singurii care au plătit în mod regulat inventatorului dividendele cuvenite acestuia.

Continuare

„O invenție ... nu a fost niciodată un produs al imaginației creative: este rezultatul relației dintre gândirea abstractă și lumea materială ... Istoria consideră că inventatorul nu este cel care, cu diferite grade de certitudine, a exprimat primele astfel de idei, dar cel care și-a dat seama de ideea sa, care a fulgerat, poate, în mintea multor altor oameni ... "

Apariția unui motor ieftin a însemnat victoria petrolului asupra cărbunelui, prin urmare, proprietarilor cărbunelui Ruhr nu le-a plăcut. În ciuda succeselor noului tip de motor, atacurile celor care au dorit rău asupra lui Rudolf Diesel și a motorului său nu s-au slăbit: „Diesel nu a inventat nimic ... doar a adunat invenții ...”

În 1912, Rudolph Diesel vine în America. Comunitatea inginerească a lumii este obișnuită să-l vadă ca un specialist major și de succes la zenitul renumelui - nu degeaba ziarele din New York și-au informat cititorii despre sosirea „Dr. Diesel, un inginer celebru certificat din München . " În sălile de curs în care ținea prelegeri, în holurile hotelurilor și în foaierele teatrelor, corespondenți îl asediau peste tot. Edison însuși - vrăjitorul invenției americane - a declarat apoi public că motorul Rudolph Diesel a fost o piatră de hotar în istoria omenirii.

Corect, reținut, îmbrăcat într-un frac negru strict, Diesel a suportat cu stoicism spectacole lungi și pompoase pentru publicul său. Și niciunul dintre inginerii americani care i-au ascultat discursul nu a putut bănui măcar că strălucitul vorbitor, vorbind într-o engleză excelentă despre perspectivele motorului său, se afla într-o situație disperată, aproape de prăbușire completă, și nu a spus un singur cuvânt despre acele dificultăți, greșeli, eșecuri, atacuri și neîncredere cu care invenția sa a intrat în viață.

Și, în același timp, previzând sau anticipând inevitabilitatea prăbușirii sale, imediat după întoarcerea la München, Diesel cu bani împrumutați cumpără acțiuni ale unei companii de mașini electrice, care a intrat în faliment în curând. Drept urmare, a trebuit să calculeze aproape toți servitorii și să ipotecheze casa pentru a-și pune în aplicare ultimul plan, de care nimeni nu era la curent. Diesel a început anul următor călătorind: mai întâi, a călătorit singur la Paris, Berlin, Amsterdam și apoi, împreună cu soția sa, a vizitat Sicilia, Napoli, Capri, Roma. "Putem să ne luăm la revedere de la aceste locuri. Nu le vom mai vedea niciodată." A scăpat odată o frază atât de ciudată, dar atunci soția lui nu i-a dat atenție, ci și-a amintit și a înțeles-o abia mai târziu, când totul se întâmplase deja. Apoi Diesel călătorește în Alpii Bavarezi la Sulzer, la uzina căreia a avut cândva un cabinet de inginerie. Vechii prieteni au fost frapati de schimbările recente din Rudolph. Întotdeauna reținut și atent, părea să fi pierdut aceste calități fără urmă și cu plăcere vizibilă se străduia în călătoriile periculoase de munte, răsfățat cu activități riscante.

Până la sfârșitul verii 1913, a izbucnit o criză financiară. Motorina a dat faliment. Și în acest moment, care tocmai renunțase la posturile bine plătite din firmele americane, a acceptat brusc să ofere o nouă fabrică de motoare în Anglia pentru a-și lua poziția de doar inginer consultant. La aflarea acestui lucru, Royal Auto Club britanic i-a cerut să facă un raport la o întâlnire a clubului, la care și Diesel a fost de acord și a început să se pregătească pentru o călătorie în Anglia. În această scurtă perioadă de timp, el comite unele acțiuni, analizând care ulterior, rudele lui Rudolf Diesel vor ajunge la concluzia că a luat deja o decizie tragică.

După ce și-a luat soția în vizită la mama sa, a rămas singur până la începutul lunii septembrie în casa sa din München. Primul lucru pe care l-a făcut imediat a fost să-i elibereze pe câțiva servitori rămași din casă până dimineață și i-a cerut fiului său cel mare (tot Rudolf) să vină urgent la el. Potrivit amintirilor fiului său, a fost o întâlnire ciudată și tristă. Tatăl său i-a arătat ce și unde în casă, în care erau depozitate hârtii importante, i-a dat cheile corespunzătoare și i-a cerut să încerce încuietorile. După ce fiul său a plecat, a început să caute prin documente de afaceri, iar servitorul care s-a întors a doua zi dimineață a constatat că șemineul era plin de cenuşă de hârtii arse, iar proprietarul însuși era într-o stare mohorâtă, deprimată.

Câteva zile mai târziu, Diesel a plecat la Frankfurt la fiica sa, unde deja îl aștepta soția. După ce a petrecut câteva zile cu ei, a plecat singur pe 26 septembrie la Gent, de unde a trimis o scrisoare soției sale și câteva cărți poștale prietenilor. Scrisoarea a fost ciudată, confuză și a mărturisit marea supărare a autorului ei.

La 29 septembrie 1913, la Anvers, Diesel se pregătea să navigheze pe feribotul din Dresda ... Pe puntea superioară, cina a decurs destul de natural. Diesel le-a povestit colegilor săi de călătorie despre soția sa, despre invențiile sale. Dar ei erau interesați de politică. Winston Churchill, numit Domn al Amiralității, a început reconstrucția flotei engleze și acest lucru i-a îngrijorat foarte mult pe cei doi cunoscuți ai lui Diesel. Erau germani, iar războiul din Balcani a fost văzut ca prima scânteie a unui viitor război între Germania și Anglia. Churchill urma să reconstruiască flota engleză. Un politician subtil, a avut un prezenț al unui război cu Germania. Prin urmare, am intrat în contact cu talentatul inginer Diesel, pentru că știam că în Kaiser Germania, cuirasatele, în special Prince Regent, fuseseră deja furnizate cu un motor marin cu mai mulți cilindri proiectat de Diesel, care conferea o superioritate semnificativă în ceea ce privește viteza. . În plus, motoarele diesel au fost adaptate în grabă pentru submarine. Deci, poate, nu a fost atât de întâmplător că tovarășii lui Diesel la bordul unui vapor german erau doi nemți, care erau gata să facă orice de dragul Germaniei.

Pe la zece seara, Rudolph Diesel s-a închinat în fața cunoscuților săi și a coborât în ​​cabină. Înainte de a deschide ușa, l-a oprit pe steward și a cerut să-l trezească dimineața exact la 6:15 dimineața. În cabină, și-a scos pijamalele din valiză și le-a întins pe pat. A scos un ceas din buzunar, l-a înfășurat și l-a atârnat pe perete lângă pernă... Și nimeni nu l-a mai văzut.

Inspecția cabinei a arătat că dana pregătită de steward pentru dormit nici măcar nu era mototolită; bagajul nu este deschis, deși cheia este introdusă în încuietoarea valizei; Ceasul de buzunar al lui Diesel a fost așezat astfel încât mâinile să poată fi văzute în timp ce zăceau pe pat; caietul zăcea deschis pe masă și data de 29 septembrie era marcată cu o cruce. S-a dovedit imediat că în timpul rundei de dimineață a navei, ofițerul de serviciu a găsit pălăria cuiva și haina suflată ascunse sub șine. S-a dovedit că aparțineau lui Diesel.

Zece zile mai târziu, echipajul unei mici bărci pilot belgiene a scos un cadavru din valurile Mării Nordului. Marinarii au scos inelele de pe degetele umflate ale decedatului, în buzunare au găsit un portofel, o husă pentru ochelari și o trusă de prim ajutor de buzunar. Trupul, urmând obiceiul maritim, a fost dat mării. Fiul lui Rudolf Diesel, care a sosit în Belgia la apel, a confirmat că toate aceste lucruri aparțin tatălui său.

Rudele lui Diesel erau convinse că acesta s-a sinucis. Această versiune a fost susținută nu doar de comportamentul ciudat și de neînțeles al lui Diesel în ultimul an al vieții sale, ci și de unele circumstanțe care au devenit clare ulterior. Așadar, înainte de plecare, i-a prezentat soției sale o valiză și a cerut să nu o deschidă câteva zile. În valiză erau 20 de mii de mărci. Acesta a fost tot ceea ce a rămas din enorma avere a lui Diesel. Și încă ceva: plecând în Anglia, Diesel a luat cu el nu un ceas de aur, ca de obicei, ci un ceas de buzunar din oțel...

Concluzie.

Lumea i-a acordat lui Rudolf Diesel o onoare destul de rară în istoria tehnologiei: a început să-și scrie numele cu o literă mică. Acesta este un pas în eternitate ...

Feribot "Dresda"

Oricât de mult au încercat inginerii secolelor XVIII-XIX. crește eficiența motorului cu aburi, acesta a rămas totuși prea scăzut. Un motor care eliberează abur în mediul înconjurător, în principiu, nu putea avea o eficiență mai mare de 8-10% (de exemplu, în motorul cu abur al lui Watt era de doar 3-4%). Și, deși ulterior au fost create instalații de abur mai puternice, care au fost utilizate cu succes în industrie, în transportul feroviar și pe apă, acestea nu au putut fi utilizate pentru mașini.

Deținătorii de recorduri ale zilelor noastre

Cel mai puternic motor modern cu ardere internă este Wartsila-Sulzer RTA96-C. Măsoară 27 pe 17 m și dezvoltă o capacitate de aproximativ 109 mii litri. cu. Această unitate funcționează cu păcură și este utilizată în construcția navală. Motorul instalat pe supercarul American Vector WX-8 revendică titlul de cel mai puternic motor auto. Capacitatea sa este de 1200 de litri. cu. (deși în presă există o cifră de 1850 litri. din).

Puterea redusă a motoarelor cu abur se explică prin etapizarea procesului: apa încălzită în timpul arderii combustibilului se transformă în abur, a cărui energie este transformată în lucru mecanic. Prin urmare, motoarele cu abur sunt denumite motoare cu ardere externă. Dar ce se întâmplă dacă folosești direct energia internă a combustibilului?

Primul care a început experimentele cu un motor cu ardere internă a fost un fizician olandez din secolul al XVII-lea. Christian Huygens. Printre numeroasele sale descoperiri și invenții, proiectul niciodată realizat al unui motor cu pulbere neagră a fost complet pierdut. În 1688, francezul Denis Papin a folosit ideile lui Huygens și a proiectat un dispozitiv sub forma unui cilindru în care un piston se mișca liber. Pistonul era legat printr-un cablu aruncat peste bloc cu o sarcină, care se ridica și cădea și după piston. Praf de pușcă a fost turnat în partea inferioară a cilindrului și apoi a dat foc. Gazele rezultate, extinzându-se, au împins pistonul în sus. După aceea, cilindrul și pistonul au fost turnate cu apă din exterior, gazele din cilindru au fost răcite și presiunea lor asupra pistonului a scăzut. Pistonul, sub influența propriei greutăți și a presiunii atmosferice, a coborât, în timp ce ridica sarcina. Din păcate, un astfel de motor nu era potrivit pentru scopuri practice: ciclul tehnologic al funcționării sale era prea complicat și în utilizare era destul de periculos.

Drept urmare, Papen și-a abandonat afacerea și s-a apucat de motoarele cu abur, iar următoarea încercare mai mult sau mai puțin reușită de a proiecta un motor cu ardere internă a fost făcută 18 ani mai târziu de francezul Jose Nicephorus Niepce, care a devenit faimos ca inventatorul fotografiei. Împreună cu fratele său Claude Niepce, a inventat un motor de barcă care folosește praful de cărbune drept combustibil. Numit de inventatori „pirolofor” (tradus din greacă „purtat de vântul aprins”), motorul a fost brevetat, dar nu a fost posibil să-l introducem în producție.

Un an mai târziu, inventatorul elvețian François Isaac de Rivaz a primit un brevet în Franța pentru un echipaj alimentat de un motor cu ardere internă. Motorul era un cilindru în care se aprindea hidrogenul produs prin electroliză. Când gazul a explodat și s-a extins, pistonul s-a deplasat în sus, iar când s-a deplasat în jos, a acționat scripetele curelei. War de Rivaz a fost ofițer în armata napoleonică care a împiedicat finalizarea lucrărilor la o invenție care ar da viață mai târziu unei întregi familii de motoare cu hidrogen.

Cu câțiva ani mai devreme, inginerul francez Philippe Le Bon a fost foarte aproape de a crea un motor cu ardere internă destul de eficient care funcționează pe un amestec de gaz de lampă de gaze combustibile, în principal metan și hidrogen, obținut din procesarea termică a cărbunelui.

Artist necunoscut. Portretul lui Denis Papin. 1689 g.

Mașini americane din anii 1930

În 1799, Le Bon a primit un brevet pentru o metodă de producere a gazului de iluminat prin distilarea uscată a lemnului, iar câțiva ani mai târziu a dezvoltat un proiect pentru un motor, care include două compresoare și o cameră de amestecare. Un compresor trebuia să pompeze aer comprimat în cameră, celălalt gaz luminos comprimat de la un generator de gaz. Amestecul gaz-aer a intrat în cilindrul de lucru, unde s-a aprins. Motorul avea efect dublu, adică camere de lucru cu acțiune alternativă erau amplasate pe ambele părți ale pistonului. În 1804, inventatorul a murit înainte de a-și putea aduce ideea la viață.

În anii următori, mulți inventatori au respins gândul lui Le Bon, unii chiar au primit brevete pentru motoarele lor, de exemplu, englezii Brown și Wright, care foloseau un amestec de aer cu gazul lămpii drept combustibil. Aceste motoare erau destul de voluminoase și periculoase de exploatat. Bazele pentru crearea unui motor ușor și compact au fost puse abia în 1841 de italianul Luigi Cristoforis, care a construit un motor care funcționează pe principiul „aprindere prin compresie”. Un astfel de motor avea o pompă care alimenta cu combustibil un kerosen lichid inflamabil. Compatrioții săi Barzanti și Mattocci au dus această idee mai departe și în 1854 au prezentat primul motor cu ardere internă adevărată. A funcționat pe un amestec de aer cu gaz de iluminat și a fost răcit cu apă. Din 1858, compania elvețiană "Escher-Wyss" a început să o producă în loturi mici.

În același timp, inginerul belgian Jean Etienne Lenoir, pornind de la evoluțiile din Le Bon, după mai multe încercări nereușite, și-a creat propriul model de motor. O inovație foarte importantă a fost ideea de a aprinde amestecul aer-combustibil cu o scânteie electrică. Lenoir a propus, de asemenea, un sistem de răcire cu apă și un sistem de lubrifiere pentru o mai bună deplasare a pistonului. Acest motor nu a depășit 5% eficiență, a fost ineficient în consumul de combustibil și s-a încălzit prea mult, dar a fost primul proiect de succes comercial al unui motor cu ardere internă pentru nevoi industriale. În 1863, au încercat să-l instaleze pe o mașină, dar cu o capacitate de 1,5 litri. cu. nu a fost suficient pentru a te deplasa. După ce a primit un venit considerabil din lansarea motorului său, Le Noir a încetat să lucreze la îmbunătățirea acestuia și în curând a fost eliminat de pe piață de modele mai de succes.

Motor cu ardere internă al lui J.E. Lenoir.

În 1862, inventatorul francez Alphonse Beau de Rocha a brevetat un dispozitiv fundamental nou, primul motor cu ardere internă din lume, în care procesul de lucru în fiecare dintre cilindri se desfășura în două rotații ale arborelui cotit, adică în patru timpi (curse). ) a pistonului. Cu toate acestea, nu a venit niciodată la producția comercială a motorului în patru timpi. La Expoziția Mondială de la Paris din 1867, reprezentanții fabricii de motoare pe gaz Deutz, fondată de inginerul Nicholas Otto și industriașul Eugene Lan-gen, au demonstrat un motor construit folosind principiul Barzanti Mattocci. Această unitate a creat mai puține vibrații, a fost mai ușoară și, prin urmare, a înlocuit curând motorul Lenoir.

Cilindrul noului motor era vertical, arborele rotativ era așezat deasupra acestuia pe lateral. Un raft conectat la arbore a fost atașat la acesta de-a lungul axei pistonului. Arborele a ridicat pistonul, s-a format un vid sub el și a fost aspirat un amestec de aer și gaz. Amestecul a fost apoi aprins cu o flacără deschisă printr-un tub (Otto și Langen nu erau experți în inginerie electrică și au abandonat aprinderea electrică). În timpul exploziei, presiunea sub piston a crescut, pistonul a crescut, volumul de gaz a crescut și presiunea a scăzut. Pistonul, mai întâi sub presiunea gazului și apoi prin inerție, s-a ridicat până când s-a creat din nou vid sub el. Astfel, energia combustibilului ars a fost folosită în motor cu maximă completitudine, randamentul acestui motor a ajuns la 15%, adică a depășit randamentul celor mai bune motoare cu abur din acea vreme.

Ciclul de funcționare al unui motor cu ardere internă în patru timpi.

A. Intrarea amestecului de lucru. Pistonul (4) se deplasează în jos; un amestec combustibil intră în cilindru prin supapa de admisie (1). B. Compresie. Pistonul (4) se deplasează în sus; supapele de intrare (1) și ieșire (3) sunt închise; crește presiunea din cilindru și temperatura amestecului de lucru. 6. Cursa de lucru (combustie și expansiune). Ca urmare a descărcării scânteii bujiei (2), are loc o ardere rapidă a amestecului din cilindru; presiunea gazului în timpul arderii acționează asupra pistonului (4); mișcarea pistonului este transmisă prin știftul pistonului (5) și biela (6) la arborele cotit (7), determinând rotirea arborelui. D. Eliberarea gazelor. Pistonul (4) se deplasează în sus; supapa de evacuare (3) este deschisă; gazele de evacuare din cilindru intră în țeava de evacuare și mai departe în atmosferă.

Otto, spre deosebire de Lenoir, nu s-a oprit aici și a dezvoltat persistent succesul, continuând să lucreze la invenția sa. În 1877 i s-a acordat un brevet pentru un motor în patru timpi cu aprindere prin scânteie. Acest ciclu în patru timpi este folosit și astăzi în majoritatea motoarelor pe benzină și pe gaz. Un an mai târziu, noutatea a fost lansată în producție, dar a izbucnit un scandal. S-a constatat că Otto a încălcat drepturile de autor ale lui Beau de Roche și, după un proces, monopolul lui Otto asupra motorului în patru timpi a fost revocat.

Utilizarea gazului de iluminat ca combustibil a restricționat foarte mult domeniul de aplicare al primelor motoare cu ardere internă. Erau puține fabrici de gaze chiar și în Europa, iar în Rusia erau doar două la Moscova și Sankt Petersburg. În 1872, americanul Brighton, ca mai devreme Christopheris, a încercat să folosească kerosenul ca combustibil, dar apoi a trecut la un produs petrolier mai ușor, benzina.

În 1883, a apărut un motor pe benzină cu aprinderea dintr-un tub gol strălucitor deschis într-un cilindru, inventat de inginerii germani Gottlieb Daimler și Wilhelm Maybach, foști angajați ai firmei Otto. Cu toate acestea, un motor cu combustibil lichid nu putea concura cu unul cu gaz până când nu a fost creat un dispozitiv pentru evaporarea benzinei și obținerea unui amestec combustibil cu aerul. Carburatorul cu jet, prototipul tuturor carburatoarelor moderne, a fost inventat de inginerul maghiar Donat Banki, care a primit un brevet pentru dispozitivul său în 1893. Băncile au sugerat că, în loc să vaporizeze benzina, pulverizați-o fin în aer. Acest lucru a asigurat o distribuție uniformă a benzinei în cilindru, iar evaporarea a avut loc sub acțiunea căldurii de compresie deja în cilindru.

Inițial, motoarele cu ardere internă aveau un singur cilindru și, pentru a crește puterea motorului, volumul trebuia crescut. Cu toate acestea, acest lucru nu a putut continua la infinit și, ca urmare, a fost necesar să se recurgă la o creștere a numărului de cilindri. La sfârșitul secolului al XIX-lea. au apărut primele motoare cu doi cilindri, de la începutul secolului al XX-lea au început să se răspândească motoarele cu patru cilindri, iar acum nu vei surprinde pe nimeni cu cele cu doisprezece cilindri. Îmbunătățirea motoarelor se îndreaptă în principal spre creșterea puterii, dar conceptul rămâne același.

Motor cu doi cilindri G. Daimler, vedere în două proiecții.

Când Rudolf Diesel și-a dezvoltat propriul motor în urmă cu peste un secol, nu și-a imaginat niciodată că motoarele diesel ar putea fi atât de sensibile la calitatea combustibilului. La urma urmei, Diesel a văzut avantajul motorului său tocmai prin faptul că poate funcționa pe orice, de la praful de cărbune până la tortul de porumb reciclat. Turbodieselurile moderne injectate cu combustibil necesită doar combustibil diesel bine rafinat, cu un conținut redus de sulf. De aceea, mulți producători auto străini nu au îndrăznit să-și vândă modelele diesel în Rusia până de curând.

R. Diesel.

R. Motor diesel.

cu obsesie

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

1. Istoria creației ……………………………………………….… ..3

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

3. Motoare cu combustie internă alternativă …………………… 8

3.1 Clasificarea motoarelor cu ardere internă ………………………………………… .8

3.2 Bazele dispozitivului motoarelor cu combustie internă cu piston ……………………… 9

3.3 Principiul de funcționare …………………………………………… ..10

3.4 Principiul de funcționare al unui motor cu carburator în patru timpi ……………………………………………………………… 10

3.5 Principiul de funcționare al unui motor diesel în patru timpi …………… 11

3.6 Principiul de funcționare al unui motor în doi timpi …………… .12

3.7 Ciclul de funcționare al motoarelor cu carburator în patru timpi și diesel ……………………………………………………… …………… .13

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

3.9 Cicluri de lucru ale motoarelor în doi timpi ……………… ... 15

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

Introducere.

Secolul 20 este o lume a tehnologiei. Mașini puternice extrag din măruntaiele pământului milioane de tone de cărbune, minereu, petrol. Centralele electrice puternice generează miliarde de kilowați-oră de electricitate. Mii de fabrici și fabrici produc haine, aparate de radio, televizoare, biciclete, mașini, ceasuri și alte produse esențiale. Telegraful, telefonul și radioul ne conectează cu întreaga lume. Trenurile, navele cu motor, avioanele ne poartă cu viteză mare pe continente și oceane. Și deasupra noastră, dincolo de atmosfera pământului, zboară rachete și sateliți artificiali ai Pământului. Toate acestea nu funcționează fără ajutorul electricității.

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

Odată cu dezvoltarea producției, condițiile pentru apariția și dezvoltarea mașinilor încep să prindă contur. La început, mașinile, ca instrumentele de muncă, au ajutat doar o persoană în munca sa. Apoi au început să-l înlocuiască treptat.

În perioada feudală a istoriei, pentru prima dată, puterea fluxului de apă a fost folosită ca sursă de energie. Mișcarea apei a rotit roata de apă, care la rândul său a pus în mișcare diverse mecanisme. În această perioadă, a apărut o mare varietate de mașini tehnologice. Cu toate acestea, utilizarea pe scară largă a acestor mașini a fost adesea încetinită de lipsa debitului de apă în apropiere. Era necesar să căutăm noi surse de energie pentru a conduce mașini oriunde pe suprafața pământului. Am încercat energia eoliană, dar sa dovedit a fi ineficientă.

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

Dar motoarele cu aburi erau instalații complexe, greoaie și costisitoare. Transportul mecanic care se dezvoltă rapid 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 proiectat primul motor practic cu ardere internă.

1. ISTORIA CREAȚIEI

Folosirea energiei interne înseamnă a face o muncă utilă în detrimentul acesteia, adică a converti energia internă în energie mecanică. În cel mai simplu experiment, care constă în faptul că puțină apă este turnată într-o eprubetă și adusă la fierbere (iar eprubeta este inițial închisă cu un dop), dopul sub presiunea aburului generat crește și iese afară.

Cu alte cuvinte, energia combustibilului este convertită în energia internă a aburului, iar aburul, care se extinde, funcționează, scoțând din priză. Deci, energia internă a aburului este convertită în energia cinetică a dopului.

Dacă eprubeta este înlocuită cu un cilindru metalic puternic, iar ștecherul este înlocuit cu un piston care se potrivește perfect de pereții cilindrului și este capabil să se miște liber de-a lungul lor, atunci veți obține un motor termic simplu.

Motoarele termice sunt mașini în care energia internă a combustibilului este transformată în energie mecanică.

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

Cum a tras acest tun? Un capăt al butoiului era foarte fierbinte peste foc. Apoi apă a fost turnată în partea încălzită a butoiului. Apa s-a evaporat instantaneu și s-a transformat în abur. Aburul, extinzându-se, a aruncat miezul cu forță și tunet. Ceea ce este interesant pentru noi aici este că butoiul tunului era un cilindru, de-a lungul căruia miezul aluneca ca un piston.

Aproximativ trei secole mai târziu, în Alexandria - un oraș cultural și bogat de pe coasta africană a Mării Mediterane - a trăit și a lucrat omul de știință remarcabil Heron, pe care istoricii îl numesc Heron al Alexandriei. Geron a lăsat mai multe lucrări care au ajuns până la noi, în care a descris diverse mașini, dispozitive, mecanisme cunoscute la acea vreme.

În scrierile Heron există o descriere a unui dispozitiv interesant, care acum se numește mingea Heron. Este o bilă de fier goală, fixată în așa fel încât să se poată roti în jurul unei axe orizontale. Dintr-un cazan închis cu apă clocotită, aburul printr-un tub intră în bilă, din bilă izbucnește prin tuburile curbate, în timp ce bila începe să se rotească. Energia internă a aburului este convertită în energie mecanică a rotației mingii. Mingea lui Geron este un prototip de motoare moderne cu reacție.

La acea vreme, invenția lui Heron nu și-a găsit aplicație și a rămas doar distractivă. Au trecut cincisprezece secole. La momentul noii perioade de glorie a științei și tehnologiei, care a venit după Evul Mediu, Leonardo da Vinci se gândește să folosească energia internă 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, extinderea și creșterea volumului, va căuta o ieșire și va împinge pistonul în sus. În timpul mișcării sale ascendente, pistonul ar putea face o muncă utilă.

Giovanni Branca, care a trăit secolele marelui Leonardo, a avut o idee puțin diferită despre un motor care folosește energia aburului. Era o roată cu
lamele, în a doua a lovit cu forță un jet de abur, din cauza căruia roata a început să se rotească. A fost în esență prima turbină cu abur.

În secolele XVII-XVIII au lucrat englezii 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 inventarea aburului.

Papen a construit un cilindru în care pistonul se mișca liber în sus și în jos. Pistonul a fost conectat printr-un cablu, aruncat peste bloc, cu o sarcină care, în urma pistonului, s-a ridicat și a căzut și ea. Potrivit lui Papen, pistonul ar putea fi conectat la orice mașină, de exemplu, o pompă de apă care ar pompa apă. Varicela a fost turnată în partea inferioară culcată a cilindrului, care a fost apoi incendiată. Gazele rezultate, încercând să se extindă, au împins pistonul în sus. După aceea, apă din diodă a fost turnată peste cilindru și piston din exterior. Gazele din cilindru au fost răcite, iar presiunea lor asupra pistonului a scăzut. Pistonul, sub influența propriei greutăți și a presiunii atmosferice externe, a fost coborât în ​​timp ce ridica sarcina. Motorul făcea o muncă utilă. În scopuri practice, a fost inutil: ciclul tehnologic al activității sale a fost prea complicat (umplerea și aprinderea prafului de pușcă, turnarea apei peste ea și aceasta pe toată durata funcționării motorului!). În plus, utilizarea unui astfel de motor a fost departe de a fi sigură.

Cu toate acestea, nu putem să nu vedem în prima mașină Pahlen caracteristicile unui motor modern cu ardere internă.

În noul său motor, Papen a folosit apă în loc de praf de pușcă. A fost turnat în cilindrul de sub piston, iar cilindrul însuși a fost încălzit de jos. Aburul rezultat a ridicat pistonul. Apoi cilindrul a fost răcit și aburul din el s-a condensat - din nou transformat în apă. Pistonul, ca și în cazul unui motor cu pulbere, a căzut sub influența greutății și a presiunii sale atmosferice. Acest motor a funcționat mai bine decât unul cu praf de pușcă, dar a fost puțin util și pentru o utilizare practică serioasă: era necesar să se alimenteze și să îndepărteze focul, să furnizeze apă răcită, să aștepte să se condenseze aburul, să se oprească apa etc.

Toate aceste dezavantaje s-au datorat faptului că pregătirea aburului necesar funcționării motorului avea loc în cilindrul propriu-zis. Dar ce se întâmplă dacă aburul gata preparat, obținut, de exemplu, într-un cazan separat, este admis în cilindru? Apoi ar fi suficient să se introducă alternativ abur, apoi apă răcită în cilindru, iar motorul să funcționeze la o turație mai mare și un consum mai mic de combustibil.

Un contemporan al lui Denis Palen, englezul Thomas Severi, care a construit o pompă de abur pentru a pompa apa din mină, a ghicit despre acest lucru. În mașina lui, aburul era pregătit în afara cilindrului - în cazan.

În urma lui Severi, fierarul englez Thomas Newcomen a proiectat motorul cu abur (adaptat și pentru pomparea apei din mină). A folosit cu pricepere multe din ceea ce fusese inventat înaintea lui. Newcomen a luat un cilindru cu piston Papen, dar a primit abur pentru a ridica pistonul, ca Severi, într-un cazan separat.

Mașina Newcomen, la fel ca toți predecesorii săi, a funcționat intermitent - a existat o pauză între două curse de lucru ale pistonului. Era înalt ca o clădire cu patru-cinci etaje și, prin urmare, excepțional<прожорлива>: cincizeci de cai abia au avut timp să-i livreze combustibil. Personalul de serviciu era alcătuit din două persoane: pompierul a aruncat continuu cărbune în<ненасытную пасть>cuptoarele, iar mecanicul acționa robinetele care lăsau abur și apă rece să intre în cilindru.

Istoria creării și dezvoltării motoarelor cu ardere internă

Introducere

Informații generale despre motorul cu ardere internă

Istoria creării și dezvoltării motoarelor cu ardere internă

Concluzie

Lista surselor utilizate

Aplicație

Introducere

Trăim în epoca electricității și a tehnologiei informatice, dar se poate susține că în epoca motoarelor cu ardere internă. Până la mijlocul secolului trecut, volumul transportului rutier a ajuns la 20 miliarde de tone, care este de cinci ori mai mare decât volumul transportului feroviar și de 18 ori volumul traficului efectuat de flota maritimă. Acum, ponderea transportului rutier reprezintă mai mult de 79% din volumul transportului de marfă în țara noastră. Utilizarea pe scară largă a motoarelor cu ardere internă este evidențiată și de faptul că capacitatea totală instalată a motoarelor cu ardere internă este de cinci ori mai mare decât capacitatea tuturor centralelor electrice staționare din lume. În zilele noastre, nu vei fi surprins de utilizarea unui motor cu ardere internă. Milioane de autoturisme, generatoare de gaz și alte dispozitive folosesc motoare cu ardere internă ca acționare. În motorul cu ardere internă, combustibilul arde chiar în cilindru, în interiorul motorului însuși. Prin urmare, se numește motor cu ardere internă. Apariția acestui tip de motor în secolul al XIX-lea se datorează în primul rând nevoii de a crea o unitate eficientă și modernă pentru diferite dispozitive și mecanisme industriale. La acea vreme, cea mai mare parte era folosită cu un motor cu abur. Avea o mulțime de dezavantaje, de exemplu, eficiență scăzută (adică, cea mai mare parte a energiei cheltuite pentru producerea de abur a fost pur și simplu pierdută), era greoaie, necesita o întreținere calificată și mult timp pentru a porni și opri. Industria avea nevoie de un nou motor. A fost un motor cu ardere internă, studiul istoriei creării căruia este scopul acestei lucrări. Eficiența ridicată, dimensiunile și greutatea relativ mici, fiabilitatea și autonomia au asigurat utilizarea lor pe scară largă ca centrală electrică în transportul rutier, feroviar și pe apă, în agricultură și construcții.

Lucrarea constă dintr-o introducere, partea principală, concluzie, bibliografie și anexă.

1. Informații generale despre motorul cu ardere internă

În prezent, cele mai răspândite sunt motoarele cu ardere internă (ICE) - un tip de motor, un motor termic, în care energia chimică a combustibilului (de obicei se folosește combustibil hidrocarbonat lichid sau gazos), care arde în zona de lucru, este transformată în munca mecanica.

Motorul este format dintr-un cilindru în care se mișcă un piston, legat prin intermediul unei biele de arborele cotit (Fig. 1).

Figura 1 - Motor cu ardere internă

În partea superioară a cilindrului există două supape care, atunci când motorul este pornit, se deschid și se închid automat la momentul potrivit. Un amestec combustibil este furnizat prin prima supapă (admisie), care este aprinsă cu o lumânare, iar gazele de evacuare sunt eliberate prin a doua supapă (ieșire). În cilindru are loc periodic arderea unui amestec combustibil format din benzină și vapori de aer (temperatura ajunge la 16000 - 18000C). Presiunea asupra pistonului crește brusc. În expansiune, gazele împing pistonul și, cu acesta, arborele cotit, efectuând lucrări mecanice. În acest caz, gazele sunt răcite, deoarece o parte din energia lor internă este transformată în energie mecanică.

Pozițiile extreme ale pistonului în cilindru se numesc puncte moarte. Distanța parcursă de piston de la un punct mort la altul se numește cursă a pistonului, care se mai numește și cursă. Curse ale motorului cu ardere internă: admisie, compresie, cursă de lucru, evacuare, prin urmare motorul se numește patru timpi. Să luăm în considerare mai detaliat ciclul de funcționare al unui motor în patru timpi - patru trepte principale (cursă):

În timpul acestei curse, pistonul coboară din punctul mort superior în punctul mort inferior. În acest caz, camele arborelui cu came deschid supapa de admisie, iar prin această supapă este aspirat un amestec proaspăt combustibil-aer în cilindru.

Pistonul merge de jos în sus, comprimând amestecul de lucru. Temperatura amestecului crește. Aici apare raportul dintre volumul de lucru al cilindrului la punctul mort inferior și volumul camerei de ardere din partea superioară - așa-numitul „raport de compresie”. Cu cât această valoare este mai mare, cu atât economia de combustibil a motorului este mai mare. Un motor cu un raport de compresie mai mare necesită mai mult combustibil. ́ cifră octanică mai mare, care este mai scumpă.

Arderea și expansiunea (sau cursa pistonului).

Cu puțin timp înainte de sfârșitul ciclului de compresie, amestecul aer-combustibil este aprins de o scânteie de la o bujie. În timpul deplasării pistonului de sus în jos, combustibilul arde, iar sub influența căldurii, amestecul de lucru se extinde, împingând pistonul.

După punctul mort inferior al ciclului de funcționare, supapa de evacuare se deschide și pistonul care se mișcă în sus deplasează gazele de eșapament din cilindrul motorului. Când pistonul atinge punctul culminant, supapa de evacuare se închide și ciclul începe din nou.

Pentru a începe următorul pas, nu trebuie să așteptați sfârșitul celui precedent - în realitate, motorul are ambele supape deschise (admisie și evacuare). Aceasta este diferența față de un motor în doi timpi, unde întregul ciclu de funcționare are loc în timpul unei rotații a arborelui cotit. Este clar că un motor în doi timpi cu aceeași capacitate cilindrică va fi mai puternic - în medie, de o dată și jumătate.

Cu toate acestea, nici puterea mare, nici absența unui sistem voluminos de supape și arborele cu came, nici costul redus în fabricație nu sunt capabile să acopere avantajele motoarelor în patru timpi - o resursă mai lungă, mai mult ́ economie mai bună, evacuare mai curată și mai puțin zgomot.

Schema de funcționare a ICE (în doi timpi și în patru timpi) este dată în Anexa 1.

Deci, principiul de funcționare al motorului cu ardere internă este simplu, ușor de înțeles și nu s-a schimbat în mai mult de un secol. Principalul avantaj al motorului cu ardere internă este independența față de sursele permanente de energie (resurse de apă, centrale electrice etc.), în legătură cu care instalațiile echipate cu motoare cu ardere internă se pot deplasa liber și pot fi amplasate oriunde. Și, în ciuda faptului că motoarele cu ardere internă sunt un tip imperfect de motoare termice (zgomot puternic, emisii toxice, mai puține resurse), datorită autonomiei lor, motoarele cu ardere internă sunt foarte răspândite.

Îmbunătățirea motoarelor cu ardere internă merge pe calea creșterii puterii, fiabilității și durabilității acestora, reducând greutatea și dimensiunile, creând noi structuri. Deci, primele motoare cu ardere internă au fost cu un singur cilindru și, pentru a crește puterea motorului, de obicei au crescut volumul cilindrului. Apoi au început să realizeze acest lucru prin creșterea numărului de cilindri. La sfârșitul secolului al XIX-lea au apărut motoarele cu doi cilindri, iar de la începutul secolului al XX-lea au început să se răspândească motoarele cu patru cilindri.

Motoarele moderne de înaltă tehnologie nu seamănă deloc cu omologii lor centenari. Am obținut performanțe foarte impresionante în ceea ce privește puterea, eficiența și respectarea mediului. Un motor modern cu ardere internă necesită un minim de atenție și este proiectat pentru resurse de sute de mii și uneori chiar milioane de kilometri.

2. Istoria creării și dezvoltării motoarelor cu ardere internă

De aproximativ 120 de ani, o persoană nu-și poate imagina viața fără mașină. Să încercăm să ne uităm în trecut - la însuși aspectul bazelor bazelor industriei auto moderne.

Primele încercări de a crea un motor cu ardere internă datează din secolul al XVII-lea. Experimentele lui E. Toricelli, B. Pascal și O. Guericke au determinat inventatorii să utilizeze presiunea aerului ca forță motrice în mașinile atmosferice. Abatele Ottefel (1678-1682) și H. Huygens (1681) au fost printre primii care au oferit astfel de mașini. Pentru a muta pistonul în cilindru, au propus să folosească explozii de praf de pușcă. Prin urmare, Ottefel și Huygens pot fi considerați pionieri în domeniul motoarelor cu ardere internă.

Omul de știință francez Denis Papen, inventatorul pompei centrifuge, un cazan cu abur cu supapă de siguranță și primul aparat cu pistoane care funcționează pe abur de apă, a lucrat, de asemenea, la îmbunătățirea mașinii de pulbere Huygens. Primul care a încercat să pună în aplicare principiul ICE a fost englezul Robert Street (brevetul SUA nr. 1983,1794). Motorul consta dintr-un cilindru și un piston mobil. La începutul mișcării pistonului, un amestec de lichid volatil (alcool) și aer a intrat în cilindru, lichidul și vaporii de lichid au fost amestecați cu aer. La mijlocul cursei pistonului, amestecul s-a aprins și a aruncat pistonul.

În 1799, inginerul francez Philippe Le Bon a descoperit gazul de lumină și a primit un brevet pentru utilizarea și metoda de producere a gazului de iluminat prin distilarea uscată a lemnului sau cărbunelui. Această descoperire a avut o mare importanță, în primul rând, pentru dezvoltarea tehnologiei de iluminat, care a început foarte curând să concureze cu succes cu lumânările scumpe. Cu toate acestea, gazul luminos nu era potrivit doar pentru iluminat. În 1801, Le Bon a încheiat un brevet pentru proiectarea unui motor pe gaz. Principiul de funcționare al acestei mașini s-a bazat pe proprietatea binecunoscută a gazului pe care l-a descoperit: amestecul său cu aerul a explodat la aprindere cu eliberarea unei cantități mari de căldură. Produsele de ardere s-au extins rapid, punând o presiune puternică asupra mediului. Prin crearea condițiilor adecvate, puteți folosi energia eliberată în interesul omului. Motorul Lebon avea două compresoare și o cameră de amestecare. Un compresor trebuia să pompeze aer comprimat în cameră, iar celălalt să pompeze gaz luminos comprimat de la un generator de gaz. Amestecul aer-gaz a intrat apoi în cilindrul de lucru, unde s-a aprins. Motorul avea efect dublu, adică camere de lucru cu acțiune alternativă erau amplasate pe ambele părți ale pistonului. În esență, Le Bon a creat ideea unui motor cu ardere internă, dar R. Street și F. Le Bon nu au încercat să-și pună în aplicare ideile.

În anii următori (până în 1860), puține încercări de a crea un motor cu ardere internă au fost, de asemenea, nereușite. Principalele dificultăți în crearea unui motor cu ardere internă s-au datorat lipsei de combustibil adecvat, dificultăți în organizarea proceselor de schimb de gaze, alimentarea cu combustibil și aprinderea combustibilului. Robert Stirling a reușit să ocolească aceste dificultăți în mare măsură, care a creat în 1816-1840. motor cu ardere externa cu regenerator. În motorul Stirling, conversia mișcării reciproce a pistonului în mișcare de rotație a fost efectuată utilizând un mecanism rombic, iar aerul a fost folosit ca mediu de lucru.

Unul dintre primii care a atras atenția asupra posibilității reale de a crea un motor cu ardere internă a fost inginerul francez Sadi Carnot (1796-1832), care s-a ocupat de teoria căldurii și teoria motoarelor termice. În eseul „Reflecție asupra forței motrice a focului și despre mașinile capabile să dezvolte această forță” (1824), el a scris: adaptări ușor de implementat; apoi faceți ca aerul să lucreze într-un cilindru cu piston sau în orice alt vas de expansiune și, în cele din urmă, să-l aerisească în atmosferă sau să-l ducă la un cazan cu abur pentru a consuma temperatura rămasă. Principalele dificultăți întâmpinate în acest tip de operațiuni: închiderea focarului într-o cameră cu rezistență suficientă și menținerea arderii în stare adecvată, menținerea diferitelor părți ale aparatului la o temperatură moderată și prevenirea deteriorării rapide a cilindrului și pistonului; nu credem că aceste dificultăți ar fi de netrecut ”. Cu toate acestea, ideile lui S. Carnot nu au fost apreciate de contemporanii săi. Abia 20 de ani mai târziu, inginerul francez E. Clapeyron (1799-1864), autorul binecunoscutei ecuații de stat, le-a atras atenția pentru prima dată. Datorită lui Clapeyron, care a folosit metoda Carnot, popularitatea lui Carnot a început să crească rapid. În prezent, Sadi Carnot este recunoscut în general drept fondatorul tehnologiei de încălzire.

Lenoir nu a avut imediat succes. După ce a fost posibilă realizarea tuturor pieselor și asamblarea mașinii, a funcționat destul de mult și s-a oprit, deoarece din cauza încălzirii, pistonul s-a extins și s-a blocat în cilindru. Lenoir și-a îmbunătățit motorul gândindu-se la un sistem de răcire cu apă. Cu toate acestea, a doua încercare de pornire a eșuat și din cauza cursei slabe a pistonului. Lenoir și-a completat designul cu un sistem de lubrifiere. Abia atunci motorul a început să funcționeze. Chiar și primele modele imperfecte au demonstrat avantajele semnificative ale unui motor cu ardere internă față de un motor cu abur. Cererea de motoare a crescut rapid, iar în câțiva ani J. Lenoir a construit peste 300 de motoare. El a fost primul care a folosit un motor cu ardere internă ca centrală electrică în diverse scopuri. Cu toate acestea, acest model a fost imperfect, eficiența nu a depășit 4%.

În 1862, inginerul francez A.Yu. Beau de Rocha a depus o cerere de brevet la Oficiul Francez de Brevete (data de prioritate 1 ianuarie 1862), în care a clarificat ideea exprimată de Sadi Carnot în ceea ce privește proiectarea motorului și procesele sale de lucru. (Această cerere a fost amintită numai în timpul disputelor privind brevetele privind prioritatea invenției lui N. Otto). Beau de Roche a propus să injecteze amestecul combustibil în timpul primei curse a pistonului, să comprime amestecul în timpul celei de-a doua curse a pistonului, să ardă amestecul în poziția extremă superioară a pistonului și să extindă produsele de ardere în timpul celei de-a treia curse a pistonului. piston; evacuarea produselor de ardere - în timpul celei de-a patra curse a pistonului. Cu toate acestea, din cauza lipsei de fonduri, el nu a putut să-l implementeze.

Acest ciclu, 18 ani mai târziu, a fost realizat de inventatorul german Otto Nikolaus August într-un motor cu ardere internă care funcționa după o schemă în patru timpi: admisie, compresie, cursă de lucru, evacuare a gazelor de eșapament. Modificările acestui motor sunt cele mai răspândite. Timp de mai bine de un secol, numit pe bună dreptate „era automobilelor”, totul s-a schimbat - forme, tehnologii, soluții. Unele timbre au dispărut, iar altele au venit în schimb. Moda auto a trecut prin mai multe runde de dezvoltare. Un lucru rămâne neschimbat - numărul de cicluri la care funcționează motorul. Și în istoria industriei auto, acest număr este asociat pentru totdeauna cu numele inventatorului autodidact german Otto. Împreună cu proeminentul industriaș Eugen Langen, inventatorul a fondat Otto & Co în Köln - și s-a concentrat pe găsirea celei mai bune soluții. La 21 aprilie 1876, a primit un brevet pentru o altă versiune a motorului, care a fost prezentat un an mai târziu la Expoziția de la Paris din 1867, unde a fost distins cu Marea Medalie de Aur. La sfârșitul anului 1875, Otto a finalizat dezvoltarea proiectului unui nou motor în 4 timpi fundamental nou din lume. Avantajele motorului în patru timpi erau evidente, iar la 13 martie 1878, N. Otto i s-a acordat un brevet german nr. 532 pentru un motor cu ardere internă în patru timpi (Anexa 3).În primii 20 de ani, N. Fabrica Otto a construit 6.000 de motoare.

Experimente privind crearea unei astfel de unități au fost efectuate înainte, dar autorii s-au confruntat cu o serie de probleme, în primul rând cu faptul că fulgerele amestecului combustibil din cilindri au avut loc în secvențe atât de neașteptate încât a fost imposibil să se asigure o transfer constant de putere. Dar el a reușit să găsească singura soluție corectă. Empiric, el a constatat că eșecurile tuturor încercărilor anterioare erau asociate atât cu compoziția greșită a amestecului (proporțiile de combustibil și oxidant), cât și cu un algoritm fals pentru sincronizarea sistemului de injecție a combustibilului și a arderii acestuia.

O contribuție semnificativă la dezvoltarea motoarelor cu ardere internă a avut-o și inginerul american Brighton, care a propus un motor cu compresor cu o presiune constantă de ardere, un carburator.

Deci, prioritatea lui J. Lenoir și N. Otto în crearea primelor motoare eficiente cu ardere internă este incontestabilă.

Producția motoarelor cu ardere internă a crescut constant, iar designul lor a fost îmbunătățit. În 1878-1880. a început producția de motoare în doi timpi, propusă de inventatorii germani Wittig și Hess, antreprenorul și inginerul englez D. Clerk, și începând din 1890 - motoare în doi timpi cu suflare în cameră cu manivelă (brevetul Angliei nr. 6410, 1890) . Utilizarea unei camere de manivelă ca pompă de purjare a fost propusă ceva mai devreme de către inventatorul și antreprenorul german G. Daimler. În 1878, Karl Benz a echipat o tricicletă cu un motor de 3 CP care atingea o viteză de peste 11 km/h. De asemenea, a creat primele mașini cu motoare cu unul și doi cilindri. Cilindrii erau amplasați orizontal, cuplul fiind transmis roților folosind o transmisie cu curea. În 1886, K. Benz a primit un brevet german nr. 37435 pentru o mașină cu prioritate de 29 ianuarie 1886. La Expoziția Mondială de la Paris din 1889, mașina lui Benz a fost singura. Dezvoltarea intensivă a industriei auto începe cu această mașină.

O altă dezvoltare majoră din istoria motoarelor cu ardere internă a fost dezvoltarea motorului cu ardere internă cu aprindere prin compresie. În 1892, inginerul german Rudolf Diesel (1858-1913) a brevetat, iar în 1893 a descris în broșura „Teoria și proiectarea unui motor termic rațional pentru înlocuirea motoarelor cu aburi și a motoarelor termice cunoscute în prezent” un motor care funcționează pe ciclul Carnot. În brevetul german nr. 67207 cu o prioritate de 28 februarie 1892 „Procesul de lucru și metoda de realizare a unui motor monocilindric și cu mai mulți cilindri”, principiul motorului a fost stabilit astfel:

Procesul de lucru la motoarele cu ardere internă se caracterizează prin faptul că pistonul din cilindru comprimă aerul sau un anumit gaz inert (vapori) cu aer atât de puternic încât temperatura de compresie rezultată este semnificativ mai mare decât temperatura de aprindere a combustibilului. În acest caz, arderea combustibilului introdusă treptat după punctul mort se produce în așa fel încât să nu se producă o creștere semnificativă a presiunii și temperaturii în cilindrul motorului. După aceasta, după oprirea alimentării cu combustibil, are loc o extindere suplimentară a amestecului de gaz în cilindru.

Pentru a efectua procesul de lucru descris la alineatul 1, un compresor cu mai multe etape cu un receptor este conectat la cilindrul de lucru. De asemenea, este posibil să conectați mai mulți cilindri de lucru între ei sau cu cilindri pentru compresie preliminară și extindere ulterioară.

Primul motor a fost construit de R. Diesel până în iulie 1893. S-a presupus că compresia se va efectua până la o presiune de 3 MPa, temperatura aerului la sfârșitul compresiei va ajunge la 800 C, iar combustibilul (pulbere de cărbune) ) ar fi introdus direct în cilindru. O explozie a avut loc la pornirea primului motor (benzina era folosită drept combustibil). Pe parcursul anului 1893 au fost construite trei motoare. Defecțiunile primelor motoare l-au obligat pe R. Diesel să renunțe la arderea izotermă și să treacă la un ciclu cu ardere la presiune constantă.

La începutul anului 1895, primul motor cu compresor cu aprindere prin compresie care funcționează cu combustibil lichid (kerosen) a fost testat cu succes, iar în 1897 a început o perioadă de testare extensivă a noului motor. Randamentul efectiv al motorului a fost de 0,25, iar randamentul mecanic a fost de 0,75. Primul motor cu ardere internă cu aprindere prin compresie în scopuri industriale a fost construit în 1897 de Augsburg Engineering Works. La expoziția de la München din 1899, 5 motoare R. Diesel au fost deja prezentate de fabricile Otto-Deitz, Krupp și fabrica de construcții de mașini din Augsburg. Motoarele R. Diesel au fost, de asemenea, demonstrate cu succes la Expoziția Mondială de la Paris (1900). Mai târziu au găsit o aplicație largă și au primit numele „motoare diesel” sau pur și simplu „diesel” pe numele inventatorului.

În Rusia, primele motoare cu kerosen au început să fie construite în 1890 la E.Ya. Bromley (calorizare în patru timpi) și din 1892 și la fabrica mecanică a E. Nobel. În 1899, Nobel a primit dreptul de a produce motoare R. Diesel, iar în același an fabrica a început să le producă. Proiectarea motorului a fost dezvoltată de specialiștii uzinei. Motorul a dezvoltat o putere de 20-26 CP, a funcționat cu țiței, motorină, kerosen. Specialiștii fabricii au realizat și dezvoltarea motoarelor cu aprindere prin compresie. Au construit primele motoare fără cruce, primele motoare de tip V, motoare în doi timpi cu circuite ramjet și de suflare în buclă, motoare în doi timpi, în care suflarea a fost efectuată din cauza fenomenelor gazodinamice în canalul de evacuare. . Producția de motoare cu aprindere prin compresie a început în 1903-1911. la fabricile de locomotive cu aburi Kolomenskoye, Sormovsky, Harkov, la fabricile Felser din Riga și Nobel la Sankt Petersburg, la șantierul naval Nikolaev. În 1903-1908. Inventatorul și antreprenorul rus Ya.V. Mamin a creat mai multe motoare eficiente de mare viteză, cu injecție mecanică de combustibil în cilindru și aprindere prin compresie, a căror putere în 1911 era deja de 25 CP. Combustibilul a fost injectat în precameră din fontă cu o inserție de cupru, ceea ce a făcut posibilă obținerea unei temperaturi ridicate a suprafeței precamerei și a autoaprinderii fiabile. A fost primul motor diesel fără compresor din lume. În 1906, profesor al Școlii Tehnice Superioare V.I. Grinevetskiy a propus un design al unui motor dublu de compresie și expansiune - un prototip al unui motor combinat. De asemenea, a dezvoltat o metodă de calcul termic al proceselor de lucru, care a fost dezvoltată ulterior de N.R. Briling și E.K. Masing și nu și-a pierdut semnificația astăzi. După cum puteți vedea, experții din Rusia pre-revoluționară au realizat, fără îndoială, dezvoltări independente majore în domeniul motoarelor cu aprindere prin compresie. Dezvoltarea de succes a construcției de motoare diesel în Rusia se explică prin faptul că Rusia avea propriul ulei, iar motoarele diesel au satisfăcut cel mai bine nevoile întreprinderilor mici, prin urmare, producția de motoare diesel în Rusia a început aproape simultan cu țările din Europa de Vest. .

Construcția de motoare interne s-a dezvoltat, de asemenea, cu succes în perioada postrevoluționară. Până în 1928, peste 45 de tipuri de motoare cu o capacitate totală de aproximativ 110 mii kW erau deja produse în țară. În timpul primelor planuri de cinci ani, s-a stăpânit producția de motoare pentru automobile și tractoare, motoare marine și staționare cu o capacitate de până la 1500 kW, a fost creat un avion diesel, un motor diesel cu rezervor V-2, care a predeterminat în mare măsură caracteristicile tactice şi tehnice ale vehiculelor blindate ale ţării. O contribuție semnificativă la dezvoltarea construcției de motoare interne a fost adusă de oamenii de știință sovietici remarcabili: N.R. Briling, E.K. Masing, V.T. Tsvetkov, A.S. Orlin, V.A. Vansheidt, N.M. Glagolev, M.G. Kruglov și alții.

Dintre evoluțiile din domeniul motoarelor termice din ultimele decenii ale secolului XX, ar trebui menționate trei importante: crearea de către inginerul german Felix Wankel a unui design eficient al unui motor cu piston rotativ, un motor combinat cu supraalimentare ridicată, și un design de motor cu ardere externă competitiv cu un motor diesel de mare viteză. Apariția motorului Wankel a fost întâmpinată cu entuziasm. Având o greutate și dimensiuni specifice reduse, o fiabilitate ridicată, RPD-urile s-au răspândit rapid, în principal în vehiculele ușoare, în aviație, pe nave și instalații staționare. Licența pentru producția motorului F. Wankel a fost achiziționată de peste 20 de companii, inclusiv cum ar fi General Motors, Ford. Până în 2000, au fost fabricate peste două milioane de vehicule RPD.

În ultimii ani, procesul de îmbunătățire și îmbunătățire a performanței motoarelor pe benzină și a motorinelor continuă. Dezvoltarea motoarelor pe benzină merge pe calea îmbunătățirii caracteristicilor lor de mediu, a eficienței și a indicatorilor de putere prin aplicarea mai largă și îmbunătățirea sistemului de injecție a benzinei în cilindri; aplicarea sistemelor electronice de control al injecției, stratificarea sarcinii în camera de ardere cu epuizarea amestecului la sarcini parțiale; creșterea energiei scânteii electrice în timpul aprinderii etc. Ca urmare, eficiența ciclului de lucru al motoarelor pe benzină devine apropiată de cea a motoarelor diesel.

Pentru a îmbunătăți indicatorii tehnici și economici ai motoarelor diesel, se utilizează o creștere a presiunii de injecție a combustibilului, se folosesc injectoare controlate, forțând în funcție de presiunea efectivă medie prin încărcarea și răcirea aerului de încărcare, se utilizează măsuri pentru a reduce toxicitatea evacuării gaze.

Astfel, perfecţionarea continuă a motoarelor cu ardere internă le-a asigurat o poziţie dominantă, iar doar în aviaţie motorul cu ardere internă a cedat loc motorului cu turbină cu gaz. Pentru alte sectoare ale economiei nationale nu au fost inca propuse centrale electrice alternative de putere redusa, la fel de versatile si economice precum motorul cu ardere interna. Prin urmare, pe termen lung, motorul cu ardere internă este considerat drept principalul tip de centrală electrică de putere medie și mică pentru transport și alte sectoare ale economiei naționale.

Concluzie

motor cu combustie interna

Lista surselor utilizate

1.Dyachenko V.G. Teoria motoarelor cu ardere internă / V.G. Dyachenko. - Harkov: KhNADU, 2009. - 500 p.

.Dyatchin N.I. Istoria dezvoltării tehnologiei: Manual / N.I. Dyatchin. - Rostov n / a.: Phoenix, 2001 .-- 320 p.

.Raikov I. Ya. Motoare cu ardere internă / I.Ya. Raikov, G.N. Rytvinsky. - M .: Şcoala superioară, 1971. - 431 p.

.Sharoglazov B.A. Motoare cu ardere internă: teoria, modelarea și calculul proceselor: Manual / B.A. Sharoglazov, M.F. Farafontov, V.V. Klementiev. - Celiabinsk: Ed. SUSU, 2004. - 344 p.

Aplicație

Anexa 1

Schema motorului în doi timpi

Schema motorului în patru timpi

Anexa 2

motor Lenoir (cutaway)

Anexa 3

Motorul lui Otto