Motorul este una dintre componentele principale ale unei mașini. Fără invenția motorului, industria auto s-ar fi blocat probabil imediat după inventarea roții. O descoperire în istoria creării mașinilor a avut loc datorită invenției motorului combustie interna. Acest dispozitiv a devenit o adevărată forță motrice care dă viteză.
Încercările de a crea un dispozitiv similar cu un motor cu ardere internă au început în secolul al XVIII-lea. Mulți inventatori au fost implicați în crearea unui dispozitiv care ar putea transforma energia combustibilului în energie mecanică.
Primii în această zonă au fost frații Niepce din Franța. Au venit cu un dispozitiv pe care ei înșiși l-au numit „pireolofor”. drept combustibil pentru acest motor trebuia folosit praf de cărbune. Cu toate acestea, această invenție nu a primit niciodată recunoaștere științifică și a existat, de fapt, doar în desene.
Primul motor de succes care a fost comercializat a fost un motor cu ardere internă de inginerul belgian J.J. Etienne Lenoir. Anul nașterii acestei invenții este 1858. Era un în doi timpi Motor electric cu carburator si aprindere prin scanteie. Combustibilul pentru dispozitiv a fost gaz de cărbune. Cu toate acestea, inventatorul nu a ținut cont de nevoia de lubrifiere și răcire a motorului său, așa că a lucrat pentru un timp foarte scurt. În 1863, Lenoir și-a reproiectat motorul - a adăugat sistemele lipsă și a introdus kerosenul ca combustibil.
J.J.Etienne Lenoir
Aparatul era extrem de imperfect - s-a incins foarte tare, a folosit lubrifiant si combustibil ineficient. Cu toate acestea, cu ajutorul acesteia a mers triciclete care erau departe de a fi perfecte.
În 1864, a fost inventat un singur cilindru motor cu carburator alimentat de arderea produselor petroliere. Autorul invenției a fost Siegfried Markus, acesta a prezentat și publicului un vehicul care dezvoltă o viteză de 10 mile pe oră.
În 1873, un alt inginer - George Brighton - a putut să proiecteze 2 motor cu cilindru. Inițial, a funcționat cu kerosen, iar mai târziu cu benzină. Dezavantajul acestui motor a fost masivitatea excesivă.
În 1876, a avut loc o descoperire în industria creării de motoare cu ardere internă. Nicholas Otto a fost primul care a creat un dispozitiv complex din punct de vedere tehnic care a transformat eficient energia combustibilului în energie mecanică.
Nicolae Otto
În 1883, francezul Edouard Delamare dezvoltă un plan pentru un motor alimentat cu gaz. Cu toate acestea, invenția sa a existat doar pe hârtie.
În 1185, un mare nume apare în istoria industriei de automobile -. El a putut nu numai să inventeze, ci și să pună în producție un prototip al modernului motor pe gaz- cu cilindri dispusi vertical si un carburator. A fost primul motor compact, care a contribuit și la dezvoltarea unei viteze decente de deplasare.
În paralel cu Daimler, a lucrat la crearea de motoare și mașini.
În 1903, companiile Daimler și Benz au fuzionat, dând naștere unei întreprinderi de producție de automobile cu drepturi depline. Așa a început nouă eră, care a servit la îmbunătățirea în continuare a motorului cu ardere internă.
Indiferent cum au încercat inginerii secolelor XVIII-XIX. crește eficiența motorului cu abur, a rămas totuși prea scăzut. Motor care eliberează abur mediu inconjurator, în principiu, nu putea avea o eficiență mai mare de 8-10% (de exemplu, pentru motorul cu abur al lui Watt era de doar 3-4%). Deși mai puternic instalatii cu abur, folosite cu succes în industrie, transport feroviar și pe apă, nu puteau fi folosite pentru mașini.
Deținătorii recordului de astăzi
Cel mai puternic motor modern arderea internă este considerată Wartsila-Sulzer RTA96-C. Are dimensiuni de 27 pe 17 m și dezvoltă o capacitate de circa 109 mii litri. din. Această unitate funcționează cu păcură și este utilizată în construcțiile navale. Titlul celui mai puternic motor de automobile este revendicat de motorul instalat pe supermașina americană Vector WX-8. Puterea sa este de 1200 CP. din. (deși în presă există o cifră de 1850 CP).
Puterea redusă a motoarelor cu abur se explică prin procesul treptat: apa încălzită în timpul arderii combustibilului se transformă în abur, a cărui energie este transformată în munca mecanica. Prin urmare, motoarele cu abur sunt clasificate ca motoare. ardere externă. Și 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 nerealizat de 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 Partea exterioară stropite cu apă, gazele din cilindru s-au răcit, iar presiunea lor asupra pistonului a scăzut. Pistonul, sub acțiunea propriei greutăți și a presiunii atmosferice, a coborât, în timp ce a ridicat sarcina. Din păcate, un astfel de motor nu era potrivit pentru scopuri practice: ciclul tehnologic al funcționării lui era prea complicat și era destul de periculos de utilizat.
Drept urmare, Papin și-a abandonat ideea 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 José Nicéphore Niépce, care a devenit faimos ca inventatorul fotografiei. Împreună cu fratele său Claude Niepce, a inventat motor de barca folosind praful de cărbune drept combustibil. Numit de inventatori „pireolofor” (tradus din greacă prin „purtat de un vânt de foc”), motorul a fost brevetat, dar nu a fost posibilă introducerea lui în producție.
Un an mai târziu, inventatorul elvețian Francois Isaac de Rivaz a primit un brevet în Franța pentru o trăsură condusă de un motor cu ardere internă. Motorul era un cilindru în care se aprindea hidrogenul produs prin electroliză. În timpul exploziei și expansiunii gazului, pistonul s-a deplasat în sus, iar la deplasarea în jos, a acționat scripetele curelei. Războiul de Rivaz a fost ofițer în armata napoleonică l-a împiedicat să finalizeze lucrările la invenție, care mai târziu a dat viață unei întregi familii de motoare pe hidrogen.
Cu câțiva ani mai devreme, inginerul francez Philippe Lebon a fost foarte aproape de a crea un motor cu ardere internă destul de eficient, care funcționează cu gaz de iluminat dintr-un amestec de gaze combustibile, în principal metan și hidrogen, obținute din prelucrarea termică a cărbunelui.
Artist necunoscut. Portretul lui Denis Papin. 1689
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 design de motor care includea două compresoare și o cameră de amestec. Un compresor trebuia să pompeze în cameră aer comprimat, un alt gaz de iluminat comprimat de la generatorul de gaz. Amestecul gaz-aer a intrat în cilindrul de lucru, unde s-a aprins. Motorul era dubla actiune, adică camerele de lucru care funcționează alternativ erau amplasate pe ambele părți ale pistonului. În 1804, inventatorul a murit fără să aibă timp să-și dea viață ideea.
În anii următori, mulți inventatori s-au respins de gândurile lui Lebon, unii chiar au primit brevete pentru motoarele lor, de exemplu, britanicii Brown și Wright, care au folosit un amestec de aer și gaz de iluminat 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 furnizează ca combustibil un kerosen lichid inflamabil. Compatrioții săi Barzanti și Mattocci au dezvoltat această idee și în 1854 au prezentat-o pe prima motor real combustie interna. A lucrat la un amestec de aer cu gaz de iluminat și a avut racirea apei. Din 1858, compania elvețiană Escher-Wyss a început să-l producă în loturi mici.
Totodată, inginerul belgian Jean Etienne Lenoir, pornind de la dezvoltările lui Le Bon, după mai multe încercări eșuateși-a creat propriul model de motor. Foarte inovație 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 pt cea mai bună mișcare piston. Eficiența acestui motor nu a depășit 5%, a consumat combustibil ineficient 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 puterea era de 1,5 litri. din. nu a fost suficient pentru a se muta. După ce a primit o sumă echitabilă de venituri din lansarea motorului său, Le Noir a încetat să lucreze la îmbunătățirea acestuia și a fost în curând forțat să iasă de pe piață de modele mai de succes.
Motor cu ardere internă 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 a fost finalizat în două revoluții. arbore cotit, adică în patru timpi (cicluri) ale pistonului. Cu toate acestea, nu a ajuns niciodată la producția comercială a unui motor în patru timpi. La Expoziția Mondială de la Paris din 1867, reprezentanții fabricii de motoare cu gaz Deutz, fondată de inginerul Nicholas Otto și industriașul Eugène Langen, au demonstrat un motor proiectat pe principiul lui Barzanti Mattocci. Această unitate a creat mai puține vibrații, a fost mai ușoară și, prin urmare, a înlocuit în curând motorul Lenoir.
Cilindrul noului motor era vertical, arborele rotativ era plasat deasupra lui pe lateral. De-a lungul axei pistonului, a fost atașată o șină conectată la arbore. Arborele a ridicat pistonul, sub el s-a format o rarefacție 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 fost abandonați aprindere electrică). În timpul exploziei, presiunea de 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 randament maxim, 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. Intrare amestec de lucru. Pistonul (4) se deplasează în jos; peste supapă de admisie(1) Amestecul combustibil intră în cilindru. B. Compresie. Pistonul (4) se deplasează în sus; supapele de intrare (1) și de evacuare (3) sunt închise; presiunea in cilindru si temperatura amestecului de lucru cresc. 6. Cursa de lucru (ardere si dilatare). Ca urmare a descărcării cu scânteie a bujiei (2), amestecul din cilindru se arde rapid; presiunea gazului în timpul arderii acţionează asupra pistonului (4); mișcarea pistonului este transmisă prin bolțul pistonului (5) și biela (6) către arbore cotit(7), determinând rotirea arborelui. G. Eliberarea gazelor. Pistonul (4) se deplasează în sus; Supapa de evacuare(3) deschis; 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 cu încăpățânare 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 utilizat în prezent ca bază pentru funcționarea majorității motoarelor pe benzină și pe gaz. Un an mai târziu, noutatea a fost pusă în producție, dar în același timp a izbucnit un scandal. S-a constatat că Otto a încălcat drepturile de autor ale lui Beau de Roche, iar după un litigiu, monopolul lui Otto asupra motorului în patru timpi a fost anulat.
Utilizarea gazului de iluminat ca combustibil a restrâns foarte mult domeniul de aplicare al primelor motoare cu ardere internă. centrale de gaz erau puțini chiar și în Europa, iar în Rusia erau doar două la Moscova și Sankt Petersburg. În 1872, americanul Brighton, ca și mai devreme Christophoris, a încercat să folosească kerosenul ca combustibil, dar apoi a trecut la un produs petrolier mai ușor, benzina.
În 1883, a apărut Benzie motor nou cu aprindere dintr-un tub tubular fierbinte deschis în cilindru, inventat de inginerii germani Gottlieb Daimler și Wilhelm Maybach, foști angajați ai companiei Otto. Cu toate acestea, un motor cu combustibil lichid nu putea concura cu un motor pe gaz până când nu a fost creat un dispozitiv pentru a vaporiza benzina și a produce amestec combustibil cu aer. Carburatorul cu jet, prototipul tuturor carburatoarelor moderne, a fost inventat de inginerul ungur Donat Banki, care în 1893 a primit un brevet pentru dispozitivul său. Banks a sugerat ca, în loc să evaporați benzina, să o dispersați fin în aer. Acest lucru a asigurat o distribuție uniformă a benzinei peste cilindru, iar evaporarea a avut loc sub acțiunea căldurii de compresie deja în cilindru.
Inițial, motoarele cu ardere internă aveau un singur cilindru, iar pentru a crește puterea motorului a fost necesară creșterea volumului acestuia. Cu toate acestea, acest lucru nu a putut continua la infinit și, ca urmare, a trebuit să recurgă la creșterea numărului de cilindri. La sfârşitul secolului al XIX-lea. au apărut primele motoare cu doi cilindri, motoarele cu patru cilindri au început să se răspândească de la începutul secolului al XX-lea, iar acum nu vei surprinde pe nimeni cu cele cu doisprezece cilindri. îmbunătăţire motoarele vinîn principal în direcţia creşterii puterii însă schema circuitului ramâne acelasi.
Motor cu doi cilindri G. Daimler, vedere în două proiecții.
Când Rudolf Diesel a dezvoltat motorul în urmă cu mai bine de un secol design propriu, nu-și putea imagina că motoarele diesel ar putea fi atât de sensibile la calitatea combustibilului. La urma urmei, Diesel a văzut avantajul motorului său tocmai în faptul că putea lucra la orice, de la praf de cărbune până la făina de porumb procesată. Turbodiesele moderne cu injectare de combustibil necesită doar curățare bine combustibil diesel cu conținut scăzut de sulf. De aceea, mulți producători auto străini au ezitat până de curând să-și vândă modele diesel in Rusia.
R. Diesel.
R. Motor diesel.
Motor pe gaz Arderea internă a intrat ferm în viața noastră și va rămâne în ea pentru o perioadă nedeterminată. Dezvoltarea alternativei tehnologii de combustibil sugerează că într-un viitor motorul pe benzină va deveni în cele din urmă doar istorie, dar potențialul său, potrivit experților, este doar 75 la sută epuizat, ceea ce ne permite să apelăm benzină ICE pe acest moment unul dintre principalele tipuri de motoare din
lumea noastră.Invenţie motor pe benzina, ca multe alte lucruri moderne, existența fără de care astăzi este de neconceput, s-a petrecut, în general, datorită unui accident, când în 1799 francezul F. Lebon a descoperit gazul de iluminat - un amestec de hidrogen, monoxid de carbon, metan și alte câteva gaze combustibile. . După cum sugerează și numele, gazul de iluminat a fost obișnuit corpuri de iluminat, care a înlocuit lumânările în acel moment, dar în curând Lebon și-a găsit o altă întrebuințare. Studiind proprietățile gazului găsit, inginerul a observat că amestecul acestuia cu aerul explodează, eliberând o cantitate mare de energie care poate fi folosită în interesul omului. În 1801, Lebon a brevetat primul motor pe gaz, format din două compresoare și o cameră de ardere. În esență, motorul pe gaz Lebon a devenit un prototip primitiv al motorului modern cu ardere internă.
De menționat că încercările de a pune energia termică a exploziei în slujba omenirii au fost făcute cu mult înainte de nașterea lui Le Bon. În secolul al XVII-lea, omul de știință olandez Christian Huygens folosea praful de pușcă pentru a pune în mișcare pompe de apă care transportau apă în grădinile Palatului Versailles, iar fizicianul italian Alessandro Volta a inventat „pistolul electric” la sfârșitul anilor 80 ai secolului al XVIII-lea. , în care o scânteie electrică a aprins un amestec de hidrogen și aer, trăgând o bucată de plută din butoi.
În 1804, Lebon a murit tragic și dezvoltarea tehnologiei cu ardere internă s-a oprit de ceva timp, până când belgianul Jean Etienne Lenoir a ghicit că folosește principiul aprinderii electrice pentru a aprinde matura într-un motor pe gaz. După mai multe încercări nereușite, Lenoir a reușit să creeze un motor cu ardere internă funcțional, pe care l-a brevetat în 1859. Din păcate, Lenoir s-a dovedit a fi mai mult un om de afaceri decât un inventator. După ce și-a lansat câteva sute de motoare, a câștigat o sumă destul de decentă de bani și a oprit îmbunătățirea ulterioară a invenției sale. Cu toate acestea, motorul Lenoir, care a fost folosit pentru a conduce locomotive, vagoane rutiere, nave și în formă staționară, este considerat primul motor cu ardere internă funcțional din istorie.
În 1864, inginerul german August Otto a primit un brevet pentru propriul său model de motor pe gaz, a cărui eficiență a ajuns la 15 la sută, adică nu a fost doar mai eficient decât un motor Lenoir, dar și mai eficient decât orice unitate de abur care exista la acea vreme. Împreună cu industriașul Langen, Otto a creat compania Otto and Company, ale cărei planuri includeau producția de noi motoare, din care au fost produse aproximativ 5.000 de exemplare. În 1877, Otto a brevetat un motor cu ardere internă în patru timpi, dar, după cum sa dovedit, ciclul în patru timpi fusese inventat cu câțiva ani înainte de această dată de francezul Beau de Roche. O bătălie juridică între acești ingineri s-a încheiat cu înfrângerea lui Otto, ceea ce a făcut ca drepturile sale de monopol asupra ciclului în patru timpi să fie revocate. Cu toate acestea, designul motorului Otto a fost în multe privințe superior celui francez, ceea ce i-a predeterminat succesul - până în 1897, 42.000 dintre aceste motoare de diferite capacități fuseseră deja produse.
Gazul ușor ca combustibil pentru motoarele cu ardere internă a restrâns în mod semnificativ domeniul de aplicare al acestora, astfel încât inginerii de la tari diferite căutat în mod constant combustibil nou, mai accesibil. Unul dintre primii inventatori care a folosit benzina ca combustibil pentru motoarele cu ardere internă a fost americanul Brighton, care a dezvoltat așa-numitul carburator „evaporativ” în 1872. Cu toate acestea, designul său a fost atât de imperfect încât și-a abandonat eforturile.
Abia după zece ani de la invenția lui Brighton a fost creat un motor funcțional cu combustie internă alimentat cu benzină. Gottlieb Daimler, un talentat inginer german care a lucrat la compania lui Otto, la începutul anilor 80 ai secolului al XIX-lea, i-a propus șefului său un proiect de motor pe benzină dezvoltat de el, care să poată fi folosit în transportul rutier, dar Otto și-a respins angajamentele. Ca răspuns, Daimler și prietenul său Wilhelm Maybach au părăsit Otto & Company și și-au înființat propria afacere. Primul motor pe benzină Daimler-Maybach a apărut în 1883 și era destinat instalării permanente. Aprinderea în cilindru provenea dintr-un tub fierbinte gol, dar, în general, designul motorului a lăsat mult de dorit tocmai din cauza aprinderii slabe, precum și a procesului de evaporare a benzinei.
În această etapă, o mai simplă și sistem de încredere evaporarea benzinei, care a fost inventată în 1893 de designerul ungur Donat Banki. El a inventat carburatorul, care a devenit prototipul sisteme de carburator cunoscut astăzi. Banks a propus o idee revoluționară pentru acele vremuri - să nu evaporeze benzina - ci să o pulverizeze uniform peste butelie. Fluxul de aer aspira benzina printr-un jet de dozare, realizat sub forma unui tub cu orificii. Presiunea de curgere a fost menținută prin intermediul unui rezervor mic cu un flotor, oferind un amestec proporțional constant de aer și benzină.
Din acest moment din istorie Dezvoltarea ICE a continuat să crească. Primul motoare cu carburator avea doar un cilindru. Creșterea puterii a fost realizată prin creșterea volumului cilindrului, dar până la sfârșitul secolului au început să apară motoarele cu doi cilindri, iar odată cu începutul secolului al XX-lea, motoarele cu patru cilindri au început să devină mai comune.
Timp de mai bine de două secole, progresul uman a fost indisolubil legat de diverse mașini, mai ales cu vehicule. Ceea ce a ajutat la mutarea rapidă a mărfurilor de la furnizori la consumatori. Cei care au inventat motorul cu ardere internă (ICE) au avut o contribuție semnificativă la dezvoltarea civilizației umane. Pentru că mașinile, navele și avioanele sunt încă motorul principal din istoria omenirii. Primul motor cu ardere internă de succes comercial este considerat a fi motorul inventatorului francez din Belgia, Jean Etienne Lenoir.
Primul pas
La sfârșitul secolului al XVIII-lea, mecanicul francez Philippe Lebon a fost primul care a obținut gaz de iluminat și a brevetat o metodă de producere a acestuia prin piroliza lemnului sau cărbunelui. Un amestec de metan, hidrogen și monoxid de carbon a devenit utilizat pe scară largă pentru a ilumina străzile orașelor europene. Inventatorii din întreaga lume au început să proiecteze un motor folosind acest combustibil relativ ieftin și eficient.
La acea vreme, mulți ingineri au înțeles că eficiența motorului ar crește dacă combustibilul nu ar fi ars în cuptor, ca în motor cu aburi. Și direct în cilindru.
Totuși, cel care a venit cu primul a fost același Philippe Lebon. În 1801, la doi ani după descoperirea gazului de iluminat, Lebon a primit un brevet pentru un motor alimentat cu un amestec de gaz comprimat și aer. Au fost pompați în cilindrul de lucru și s-au aprins acolo. Cu toate acestea, invenția a rămas doar pe hârtie, în 1804 Le Bon a fost ucis. A rămas unul dintre numeroșii ingineri din istoria motorului cu ardere internă care au inventat, dar nu și-au pus în practică invenția.
Primul succes comercial
În perioada următoare, mecanica multora tari europene a încercat să creeze o probă de funcționare normală a unui motor cu ardere internă care funcționează cu gaz de aprindere. Cu toate acestea, toate aceste eforturi perioadă lungă de timp nu a dus la apariția unui motor care ar putea concura în eficiență cu motor cu aburi.
Cel care a inventat motorul cu ardere internă, care a obținut succes comercial, a fost mecanicul belgian de origine franceză, Jean Etienne Lenoir. El a fost primul care a decis să aprindă amestecul gaz-aer prin intermediul unei scântei electrice. Poate că o astfel de idee i-a venit pentru că inginerul lucra la o fabrică de galvanizare. Cu toate acestea, succesul nu i-a venit imediat. Primul model a funcționat destul de mult și s-a oprit pentru că, din cauza temperaturii ridicate, pistonul s-a dilatat și s-a blocat în cilindru. Lenoir și-a completat motorul cu ardere internă cu un sistem de răcire cu apă. Și după a doua lansare nereușită, a proiectat un sistem de lubrifiere. Până în 1864, vânduse peste 1.400 de motoare și era bogat.
Primul motor din producția de masă
Printre cei care au inventat motorul cu ardere internă se numără și inginerul german Nicholas Otto. El a îmbunătățit o mașină care funcționa cu gaz, iar în 1864 a primit un brevet pentru a lui Model ICE. Care a fost vândut în cantități de peste 5000 de bucăți.
În 1877, Otto a primit un brevet pentru un motor cu ciclu în patru timpi. Acest principiu stă la baza funcționării unei mari părți a motoarelor pe gaz și pe benzină. În următorii douăzeci de ani, au fost produse peste 42.000 dintre aceste ICE. Cu toate acestea, utilizarea gazului de iluminat a restrâns foarte mult posibilitățile de utilizare a acestora.
Invenția lui Diesel
La începutul secolului al XIX-lea, a fost formulată o descriere a procesului Carnot. Acesta a susținut că într-un motor termic, o schimbare rapidă a volumului de gaz ( compresie rapidă) se va încălzi corp de lucru până la temperatura de ardere.
În 1890, Rudolf Diesel a inventat o modalitate practică de utilizare a ciclului Carnot. El a fost primul care a inventat motorul diesel cu ardere internă. Pe parcursul mai multor ani, inginerul german a brevetat mai multe opțiuni de proiectare. Primul model practic funcțional a fost asamblat în 1897 și numit motor diesel. A început în 1889 productie in masa motoare diesel.
Caut combustibil nou
Concomitent cu îmbunătățirea motorului cu ardere internă, a existat o căutare activă pentru cele mai multe combustibil eficient. Au fost deja testate motoare care foloseau praf de cărbune, hidrogen, un amestec de terebentină și alcool și ulei drept combustibil. Unele dintre ele au funcționat, dar nu au fost utilizate pe scară largă din cauza preț mare. Cu toate acestea, cel mai mult direcție promițătoare pentru ingineri, s-a văzut folosirea combustibilului lichid vaporizat în loc de gaz.
În 1872, americanul Brighton a încercat să lucreze cu kerosen. Cu toate acestea, nu s-a evaporat foarte intens și a trecut la benzină cu o fracțiune mai ușoară. Pentru a lucra la noul combustibil, a fost necesar să se dezvolte dispozitiv suplimentar, care a transformat noul combustibil într-o stare gazoasă. După aceea, vaporii de benzină trebuiau amestecați cu aerul. Brighton a inventat și primul carburator prin evaporare, care, însă, nu a avut prea mult succes. Dar el a fost cel care a stabilit tendința în utilizare combustibili si lubrifianti ca combustibil.
Motor pe gaz
Când a fost determinat cel mai eficient tip de combustibil pentru motoarele cu ardere internă, mulți ingineri au început să lucreze la o mașină care funcționează cu benzină. Dintre cei care au inventat motorul cu combustie internă pe benzină, cea mai mare contribuție a avut-o.Împreună cu partenerul său Wilhelm Maybach, a creat ateliere la Stuttgart. Au început să producă motoare incandescente pe benzină.
Inginerul ungur Donat Banki este si el unul dintre cei care au inventat motorul cu ardere interna. În 1893, i s-a acordat un brevet pentru un carburator cu jet, al cărui principiu este încă folosit în mașini moderne. Primele motoare cu ardere internă au fost cu un singur cilindru, la sfârșitul secolului al XIX-lea au apărut doi cilindri, iar la începutul secolului al XX-lea - patru cilindri.
Istoria creării lămpilor cu gaz pentru motoare cu ardere internă a început să concureze cu succes cu lumânările scumpe. Cu toate acestea, gazul de iluminat era potrivit nu numai pentru iluminat.
În 1801, Le Bon a obținut un brevet pentru proiectarea unui motor pe gaz. Principiul de funcționare al acestei mașini se baza pe binecunoscuta proprietate a gazului descoperit de el: amestecul acestuia cu aer a explodat la aprindere, eliberând o cantitate mare de căldură. Produsele arderii s-au extins rapid, exercitând o presiune puternică asupra mediului. Prin crearea condițiilor adecvate, este posibil să se folosească energia eliberată în interesul omului. Motorul Lebon avea două compresoare și o cameră de amestec. Un compresor trebuia să pompeze aer comprimat în cameră, iar celălalt gaz ușor comprimat de la generatorul de gaz. Amestecul gaz-aer a intrat apoi în cilindrul de lucru, unde s-a aprins. Motorul era cu dublă acțiune, adică camerele de lucru acționau alternativ pe ambele părți ale pistonului. În esență, Le Bon a alimentat ideea unui motor cu ardere internă, dar în 1804 a murit înainte de a-și putea aduce invenția la viață.
În anii următori, mai mulți inventatori din diferite țări au încercat să creeze un motor funcțional folosind gaz de iluminat. Totuși, toate aceste încercări nu au dus la apariția pe piață a motoarelor care ar putea concura cu succes cu motorul cu abur. Onoare de a crea comercial motor de succes motorul cu ardere internă aparține inginerului belgian Jean Etienne Lenoir. În timp ce lucra la o fabrică de galvanizare, Lenoir a ajuns la concluzia că amestec aer-combustibilîntr-un motor pe gaz poate fi aprins cu o scânteie electrică, și a decis să construiască un motor pe baza acestei idei.
Lenoir nu a avut succes imediat. După ce a fost posibilă fabricarea tuturor pieselor și asamblarea mașinilor, în 1864 au fost produse peste 300 dintre aceste motoare. putere diferită. După ce s-a îmbogățit, Lenoir a încetat să lucreze la îmbunătățirea mașinii sale, iar acest lucru i-a predeterminat soarta - a fost forțată să iasă de pe piață de un motor mai avansat creat de inventator german August Otto.
În 1864, a primit un brevet pentru modelul său de motor pe gaz și în același an a încheiat un acord cu bogatul inginer Langen pentru a exploata această invenție. În curând a fost creată firma „Otto and Company”.
La prima vedere, motorul Otto reprezenta un pas înapoi față de motorul Lenoir. Cilindrul era vertical. Arborele rotativ a fost plasat deasupra cilindrului pe lateral. De-a lungul axei pistonului, a fost atașată o șină conectată la arbore. Motorul a funcționat după cum urmează. Arborele de rotație a ridicat pistonul cu 1/10 din înălțimea cilindrului, 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, nici Langen nu aveau suficiente cunoștințe de inginerie electrică și au abandonat aprinderea electrică. S-au aprins cu o flacără deschisă printr-un tub. În timpul exploziei, presiunea de sub piston a crescut la aproximativ 4 atm. Sub influența acestei presiuni, pistonul a crescut, volumul de gaz a crescut și presiunea a scăzut. Când pistonul a fost ridicat, un mecanism special a deconectat șina de la arbore. Pistonul, mai întâi sub presiunea gazului și apoi prin inerție, s-a ridicat până când s-a creat un vid sub el. Astfel, energia combustibilului ars a fost folosită în motor cu maximă completitudine. Aceasta a fost principala descoperire originală a lui Otto. Cursa de lucru descendentă a pistonului a început sub acțiunea presiunii atmosferice, iar din moment ce motoarele Otto au fost de aproape cinci ori mai economic 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. Curând cremalieră de viteze a schimbat manivela. Dar cea mai semnificativă dintre invențiile sale au venit în 1877, când Otto a obținut un brevet pentru un nou motor în patru timpi. Acest ciclu stă la baza funcționării majorității motoarelor pe benzină și până în prezent. În anul următor, noile motoare au fost deja puse în producție.
Ciclul în patru timpi a fost cea mai mare realizare tehnică a lui Otto. Dar s-a dovedit curând că, cu câțiva ani înainte de invenția sa, exact același principiu de funcționare a motorului a fost descris de inginerul francez Beau de Roche. Un grup de industriași francezi a contestat brevetul lui Otto în instanță. Instanța a considerat argumentele lor persuasive. Drepturile lui Otto care decurg din brevetul său au fost mult reduse, inclusiv anularea monopolului său asupra ciclului în patru timpi.
Deși concurenții s-au lansat motoare în patru timpi, modelul Otto elaborat de mulți ani de producție era încă cel mai bun, iar cererea pentru el 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 ușor a fost folosit drept combustibil a restrâns foarte mult domeniul de aplicare al primelor motoare cu ardere internă. Numărul de instalații de iluminat și gaz a fost nesemnificativ chiar și în Europa, iar în Rusia erau doar două dintre ele - la Moscova și Sankt Petersburg.
Prin urmare, căutarea unui nou combustibil pentru motorul cu ardere internă nu s-a oprit. Unii inventatori au încercat să folosească o pereche de zhiBrayton ca gaz în același 1872, el a venit cu unul dintre primele așa-numite carburatoare „evaporative”, dar a acționat nesatisfăcător.
Un motor pe benzină funcțional nu a apărut decât zece ani mai târziu. A fost inventat de inginerul german Julius Daimler. Mulți ani a lucrat pentru firma Otto și a fost membru al consiliului de administrație al acesteia. La începutul anilor '80, el i-a propus șefului său un proiect pentru un motor compact pe benzină care să poată fi folosit în transport. Otto a reacționat rece la propunerea lui Daimler. Atunci Daimler, împreună cu prietenul său Wilhelm Maybach, au luat o decizie îndrăzneață - în 1882 au părăsit compania Otto, au achiziționat un mic atelier lângă Stuttgart și au început să lucreze la proiectul lor.
Problema cu care se confruntă Daimler și Maybach nu a fost una ușoară: au decis să creeze un motor care să nu necesite un generator de gaz, să fie foarte ușor și compact, dar în același timp suficient de puternic pentru a muta echipajul. Daimler se aștepta să crească puterea prin creșterea vitezei arborelui, dar pentru aceasta a fost necesar să se asigure frecvența de aprindere necesară a amestecului. În 1883, a fost creat primul motor pe benzină cu aprindere dintr-un tub gol, deschis în cilindru.
Primul model de motor pe benzină a fost destinat unei instalații staționare industriale.
Proces de evaporare combustibil lichidîn primele motoare pe benzină lăsau mult de dorit. Prin urmare, invenția carburatorului a făcut o adevărată revoluție în construcția motoarelor. Creatorul acesteia este inginerul maghiar Donat Banki. În 1893 a obținut un brevet pentru un carburator cu jet, care era prototipul tuturor carburatoarelor moderne. Spre deosebire de predecesorii lor, primele motoare cu ardere internă de la Banky erau monocilindrice, 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.