Первый бензиновый двигатель в мире: Бензиновый двигатель

Содержание

Бензиновый двигатель

К концу XVIII века человечество осознало необходимость найти замену сложным и требующим слишком много внимания паровым машинам. Основную часть промышленного сектора в тот момент составляли небольшие предприятия и мастерские. Наиболее распространенными на производстве двигателями на тот момент громоздкие паровые машины. Они устраивали далеко не всех. Инженеры понимали, что для повышеня эффективности производства необходимы другие силовые установки — легко запускающиеся, малых размеров и мощности.

История изобретения бензинового двигателя

Предтечей появления двигателей внутреннего сгорания стало открытие светильного газа, сделанное на рубеже XVIII и XIX столетий французским инженером Ф. Лебоном.

Патент на способ его получения и использования он получил в 1799 году. Светильный газ стал настоящим прорывом в технике освещения.

А уже через 2 года Лебоном был получен следующий патент — на разработанную им конструкцию газового двигателя. Он состоял из камер смешения и двух компрессоров. Один из них накачивал в камеру сжатый воздух, другой – сжатый светильный газ из газогенератора. Эта смесь поступала в рабочий цилиндр и воспламенялась. Рабочие камеры располагались по обе стороны поршня и действовали попеременно.

Газовый двигатель стал первым шагом к созданию двигателя внутреннего сгорания. Но, к сожалению, разработки в этом направлении приостановились с трагической гибелью Лебона. Дальнейшие попытки многих изобретателей не привели к появлению газовой силовой установки, способной конкурировать с паровой.

Первым в мире двигателем внутреннего сгорания считается агрегат, запатентованный Жаном Этьеном Ленуаром в 1859 году.

Бельгийский инженер решил воспламенять газовую смесь с помощью электрической искры. Двигатель Ленуара был двойного действия. Воздух и газ поочередно подавались нижним золотником в полости цилиндров, расположенных по обе стороны поршня. За выпуск отработанных газов отвечал верхний золотник. Воздух и газ поступали к золотнику по отдельным каналам, при этом всасывание смеси в полость происходило только до половины хода. Потом впускное окно перекрывалось, и электрическая искра воспламеняла получившуюся смесь, заставляя ее расширяться и толкать поршень. Когда реакция заканчивалась, второй золотник выпускал отработанные газы. В это время в цилиндре, расположенном с другой стороны поршня, происходило воспламенение топливовоздушной смеси.

Чтобы избежать заклинивания поршня из-за термического расширеня, Ленуар дополнил свою конструкцию водяной системой охлаждения и системой смазки. Несмотря на низкий КПД (около 4%), сбои в системе зажигания, большой расход газа и смазки, двигатели Ленуара получили большое распространение и имели коммерческий успех.

В 1864 году появилась более совершенная газовая силовая установка, разработанная Августом Отто. Хотя он и отказался от электрического зажигания, предложенная им конструкция позволила добиться более полного расширения продуктов сгорания, а значит, и повысить КПД двигателя до 15%. Это превосходило показатели всех существовавших на тот момент устройств! К тому же, новый двигатель был экономичнее двигателя Ленуара в 5 раз.

Совершенствуя свое изобретение, Отто применил в конструкции кривошипно-шатунную передачу, заменившую зубчатую рейку. А вскоре, вместе с промышленником Лангеном, приступил к выпуску четырехтактных газовых двигателей. Этот цикл является основой работы ДВС и до сегодняшнего дня.

Использование светильного газа в качестве топлива для двигателей внутреннего сгорания существенно ограничивало область их применения, поэтому активные поиски доступной альтернативы не прекращались. В 1872 году американцем Брайтоном был предложен «испарительный» карбюратор, в котором в качестве топлива применялся керосин. Но конструкция его была слишком несовершенна.

По настоящему работоспособный бензиновый двигатель появился только спустя 10 лет. Его разработал Готлиб Даймлер, бывший членом правления фирмы Отто. Он представил проект бензиновой силовой установки, применимой на транспорте, но идея была отвергнута его патроном. Поэтому в 1882 году Даймлер и Майбах уходят из фирмы «Отто и компания» и создают собственную мастерскую. Их цель была амбициозна: создать легкий, компактный и мощный двигатель, способный перемещать экипаж.

Первое детище Даймлера и Майбаха было стационарным. Процесс испарения бензина и система зажигания в нем были далеки от совершенства.

Простую и надежную систему предложил конструктор Д. Банки в 1893 году. Изобретенный им карбюратор стал прообразом современных. После этого прогресс в развитии ДВС начал стремительно набирать обороты. Увеличивались объем цилиндров и их количество. Широкое распространение получили 4-цилиндровые силовые установки, обеспечивающие равномерность вращения коленчатого вала.

В первый раз бензиновый двигатель был использован на велоколяске Карла Бенца. Немецкий автоконструктор построил ее в 1885 году. Трехколесная машина развивала скорость до 16 км/ч. А через 13 лет Карл Бенц создал уже четырехколесную велоколяску, мощностью 3 лошадиные силы, которая могла «мчаться» со скоростью 30 км/ч!

Первый — в привычном нам понимании — автомобиль с бензиновым двигателем увидел свет в 1895 году. Его создали французские инженеры Р. Панар и Э. Левассор. Машина имела кузов типа седан и оснащалась силовой установкой Даймлера, которая располагалась впереди и закрывалась крышкой капота. Крутящийся момент передавался на задние колеса с помощью корданового вала. Автомобиль имел стенки кузова, лобовое стекло, крышу, резиновые шины, коробку передач и рычаг переключения скоростей. Так началась эпоха автомобилей с бензиновыми двигателями. Среди пионеров построения таких самоходных экипажей были З. Маркус, А. Пежо, Братья Рено, Ф. У. Ленчестер, Г. Остин и Г. Форд.

Устройство и принцип работы бензинового двигателя

Устройство и принцип работы современных бензиновых двигателей удобнее всего рассмотреть на примере одноцилиндровой четырехтактной установки, поскольку отличаются они только количеством цилиндров. Одноцилиндровый бензиновый двигатель состоит из: - глушителя; - пружины клапана; - карбюратора; - впускного клапана; - поршня; - свечи зажигания; - выпускного клапана; - шатуна; - маховика; - распределительного вала;  — коленчатого вала.

Такт сжатия происходит при следующей половине оборота коленчатого вала. Поршень перемещается из НМТ в ВМТ. Оба клапана в этот момент остаются закрытыми. Рабочая смесь сжимается, в цилиндре возрастает давление и температура.

Такт расширения по сути является рабочим ходом. После завершения сжатия рабочей смеси, происходит ее воспламенение от искры, создаваемой свечой. Процесс сгорания приводит к возрастанию температуры и давления (2,500 гр.С и 5 МПа). Поршень начинает двигаться вниз и воздействует на шатун, который толкает коленчатый вал, предавая ему вращательное движение. Полезная работа такта расширения заключается в преобразовании тепловой энергии в механическую. Когда поршень приближается к НМТ, происходит открытие выпускного клапана, открывающего путь отработанным газам. Температура и давление в цилиндре падает (1,200 гр. С, 0,65 МПа).

Такт выпуска начинается с движением поршня в ВМТ. При этом выталкиваются отработанные газы в полностью открытый выпускной клапан. По окончании такта выпуска температура и давление в цилиндре падают (500 гр. С, 0,1 МПа). Но определенный процент отработанных газов остается в цилиндре и участвует в образовании рабочей смеси следующего такта.

Четыре такта работы двигателя повторяются циклически. Маховик, прикрепленный к коленчатому валу, способствует ровной и устойчивой работе установки.

Достоинства и недостатки бензиновых двигателей ДВС

Преимущества бензиновых ДВС — значительная мощности на единицу объема, большой ресурс, простота выхлопной системы.

Кроме того, следует отметить низкий уровень шума работы силовой установки и отсутствие необходимости в стартере. Бензиновые ДВС достигают больших оборотов и поэтому успешно применяются в небольших автомобилях и обеспечивают агрессивную динамику езды.

Недостатками бензиновых двигателей являются низкий КПД (до 30%), высокие требования к качеству топливной смеси и низкая эффективность на малых оборотов. В последнее время много нареканий звучит в адрес экологических показателей бензиновых ДВС. Высокое содержание в выхлопных газах окиси углерода пагубно влияет на окружающую среду.

Кроме этого, подобные двигатели укрепляют зависимость мирового автомобильного парка от, увы, небезграничных природных ресурсов. И, хотя, бензиновые ДВС далеко не полностью исчерпали свои потенциальные возможности, во всем мире ведутся активные поиски и разработки альтернативного топлива и источников энергии.

Первый двигатель внутреннего сгорания: с чего все началось

2 августа 2022

Car.ru

Разработка первого двигателя внутреннего сгорания заняла почти 2 века. В числе людей, которые приложили свою руку к развитию данной сферы, оказались Отто, Бенц, Форд и другие. Рассмотрим, с чего начинается история создания первого ДВС.

Фото: Car.ruCar.ru

До 2016 года ученые считали, что создателем первого ДВС являлся Франсуа Исаак де Риваз. Однако находка, которая была обнаружена возле одного французского монастыря, перевернула представление об истории. При раскопках были обнаружены чертежи, автором которых являлся Леонардо да Винчи. На чертежах был представлен и ДВС. Историки и специалисты детально изучили схемы и пришли к выводу — такой мотор мог работать и даже эффективно.

Видео дня

В скором времени компания Ford приступила к необычному эксперименту — созданию двигателя по чертежам Леонардо да Винчи, но запустить мотор так и не удалось.

Производитель из США даже вынес полезные акценты для себя. Так, специалисты обратили внимание на размер камер сгорания для автомобилей класса В, который по чертежам составлял 83,7 мм. Оказалось, что это идеальный показатель для агрегатов такого класса.

Самый первый в теории двигатель внутреннего сгорания на пороховой основе был создан в 17 веке голландским ученым Кристианом Хагэнсом. В 19 веке во Франции началась эпоха индустриализации и механизации. Первым, кто сумел создать ДВС, оказался Нисефор Ньепс. Свою разработку он назвал Пирэолофор. В 1806 году он вместе с братом провел презентацию двигателя, который работал на пыли от угля и имел явные недочеты. Несмотря на минус, разработка получила финансовую поддержку. Более доработанный прототип использовали на лодках и небольших кораблях. Но братьям было недостаточно такого успеха. В дальнейшем был изобретен еще один двигатель, который не получил широкого применения.

В 1870 годах за разработку ДВС берутся специалисты из Германии. Николас Отто первым разработал прототип мотора на 4 цилиндрах. В 1877 году он оформил патент на мотор, который длительное время использовался для создания ДВС. Первый автомобиль с двигателем внутреннего сгорания был создан в 1886 году Даймлером и Майбахом. Силовая установка получила название Reitwagen. По 2 мотора в день собирали вместе Отто, Даймлер и Майбах. После этого каждый из них основал свою компанию.

Еще один известный изобретатель того времени — Карл Бенц. Первый прототип собственной разработки он показал в 1886 году. Разработку V-образных двигателей запустил Даймлер в 1889 году. Но самый большой вклад в развитие автомобильной отрасли сделал Генри Форд. Он начал разрабатывать совершенно новые моторы, считая, что нужно выпускать автомобили, которые будут доступны для большинства граждан. Кроме того, он выделял рабочие места для простых инженеров и людей. Уже к концу 1917 года Генри показал первый бензиновый 8-цилиндровый мотор Ford M.

К разработке первого двигателя внутреннего сгорания приступили задолго до появления автомобилей. Большой вклад в развитие отрасли сделали ученые и инженеры из Германии.

Автоэксперт,Daimler,Maybach,Генри Форд,Леонардо да Винчи,Ford,

Кто изобрел двигатель внутреннего сгорания и как он изменил мир? – Engineering Exploration

В 1876 году миру был представлен первый коммерчески успешный двигатель внутреннего сгорания; это было основой автомобильной революции. В настоящее время Глядя на улицу и видя все эти автомобили, движущиеся по улицам снаружи, я не могу представить, как бы выглядела наша жизнь, если бы в мире не было двигателей внутреннего сгорания.

Содержание

Кто изобрел первый двигатель внутреннего сгорания?

Если поискать в Google изобретателя первого двигателя внутреннего сгорания, можно найти много заявлений Николауса Отто, но это не так; Отто известен тем, что изобрел современный двигатель внутреннего сгорания, но первый коммерчески успешный двигатель был изобретен бельгийским изобретателем Этьеном Ленуаром в 1860 году. . Первый для двигателя внутреннего сгорания, двигатель Ленуара был коммерциализирован в достаточном количестве, чтобы считаться успешным.

История двигателя Ленуара

В то время пар использовался для приведения в действие машин. Ленуару нужны были компактные двигатели, которые могли бы работать на угольном газе, а также на городском или легком газе, оба из которых были легко доступны в Париже. Идея была основана на паровой машине, которая всасывала смесь 6% городского газа и 94% воздуха в течение первой половины первого такта.

Несжатая смесь воспламенялась на полпути первого такта от свечи зажигания – еще одно запатентованное изобретение Ленуара. Комбинация расширяющихся газов вытолкнула поршень с огромной силой. Сгоревшая газовая смесь выбрасывалась на втором такте.

В то время двигатель имел только один цилиндр, что приводило к его перегреву. Однако он мог приводить в движение трехколесное транспортное средство, которое могло двигаться примерно две мили в час.

Машина Ленуара сочетает в себе многочисленные технологии того времени, в том числе паровой двигатель, недавно изобретенную катушку зажигания Румкорфа и запатентованную свечу зажигания Ленуара. Был изобретен первый двигатель внутреннего сгорания с двухсторонним действием, двухтактным действием и без предварительного сжатия.

Что изобрел Николаус Отто ?

Вскоре после этого немецкий инженер Николаус Август Отто (1832–1891) изобрел двигатель, аналогичный двигателю Ленуара. Его назвали атмосферным газовым двигателем или двигателем Flugkolben. Этот двигатель был прототипом для окончательного четырехтактного двигателя. Этот двигатель уже совершенствовался и вызывал ажиотаж на Всемирной выставке в Париже в том году.

В 1876 году произошел окончательный прорыв. В том же году Отто создал четырехтактный двигатель, который позже послужил прототипом для последующих двигателей внутреннего сгорания. Поскольку топливная смесь соответствующим образом обновляется, четырехтактный двигатель более экономичен. Его назвали двигателем Отто.

Изобретение дизельного двигателя.

В 1878 году немецкий изобретатель Рудольф Дизель задался целью разработать более эффективный двигатель, и в 1892 году родился дизельный двигатель. Потребовалось еще много лет, чтобы построить более чистый и тихий дизельный двигатель, который был бы более эффективным, чем обычный двигатель внутреннего сгорания. Ранние дизельные двигатели выделяли сажистый дым и первоначально использовались в основном в грузовиках. Новые разработки позволили улучшить дизельный двигатель этой формы внутреннего сгорания. Преобразование топлива в энергию различается между бензиновыми и дизельными двигателями.

Дизель Против. Бензиновые двигатели

ДВС могут работать на газообразном топливе, таком как природный газ, биогаз, и на жидком топливе, таком как мазут, сырая нефть, керосин, возобновляемые виды топлива и т. д. двигателями внутреннего сгорания, но каковы основные различия между этими двумя типами? Найдем

Оба типа двигателей потребляют топливо и преобразуют его в энергию путем сгорания (взрыва). Основное различие между дизельным и бензиновым двигателями заключается в том, как происходят взрывы.

В бензиновом двигателе топливо смешивается с воздухом, сжимается поршнями и воспламеняется искрами свечей зажигания. Однако в дизельном двигателе сначала сжимается воздух, а затем впрыскивается топливо. Когда воздух сжимается, он нагревается и воспламеняет топливо.

В чем разница между двигателями внутреннего (ДВС) и внешнего сгорания (ЕС)?

Двигатели внутреннего сгорания Двигатели, в которых сгорание топлива происходит исключительно в цилиндре, а работа над поршнем совершается сгоревшими газами или продуктами сгорания, которые затем выбрасываются через выпускные клапаны. Это основа современных двигателей CI и бензиновых двигателей.

С другой стороны, внешнее сгорание Сгорание происходит вне поршневого цилиндра, и отработанные газы необходимы для нагрева вторичного рабочего тела, такого как вода, для получения пара, который затем используется в качестве рабочего тела в цилиндрах. Автомобиль приводится в движение силой пара, воздействующей на поршни.

Двухтактный и четырехтактный двигатель

Чтобы понять различия между этими двумя двигателями, необходимо сначала изучить основы.

Поршень движется вверх и вниз внутри цилиндра на протяжении всего цикла сгорания двигателя. Термины «верхняя мертвая точка» и «нижняя мертвая точка») используются для описания положения поршня внутри цилиндра. Ближайшее к клапанам положение – ВМТ, а наиболее удаленное от них – НМТ. Поршень перемещается от ВМТ к НМТ или наоборот на протяжении всего хода поршня. Полный процесс впрыска газа и воздуха в поршень, его воспламенения и выпуска выхлопных газов известен как оборот сгорания или цикл сгорания:

Впуск : Когда поршень опускается в цилиндр, смесь топлива и воздуха впрыскивается в камеру сгорания.

Сжатие происходит, когда поршень возвращается в верхнюю часть цилиндра, а впускной клапан закрывается, сжимая газы внутри.

Воспламенение : Воздушно-топливная смесь воспламеняется искрой от свечи зажигания. который заставляет поршень двигаться вниз

Выхлоп : Поршень движется вверх в цилиндре в исходное положение, и выпускной клапан открывается.

Разница между 4-тактным и 2-тактным двигателями заключается в том, сколько раз поршень поднимается и опускается во время каждого цикла сгорания.

4-тактный: При каждом обороте 4-тактного двигателя поршень совершает два такта: один такт сжатия и один такт выпуска, за которым следует такт возврата. Свечи зажигания срабатывают только один раз за два оборота, а мощность вырабатывается за четыре хода поршня. Эти двигатели также не требуют предварительного смешивания топлива и масла, поскольку масло содержится в отдельном отсеке.

2-тактный: Цикл сгорания в 2-тактном двигателе выполняется всего за один ход поршня: такт сжатия, за которым следует взрыв сжатого топлива. Во время второго такта выхлоп выпускается, и в цилиндр впрыскивается новая топливная смесь. Свечи зажигания зажигаются один раз за каждый оборот, а мощность вырабатывается каждые два хода поршня. Масло также должно быть предварительно смешано с топливом в двухтактных двигателях.

Типы двигателей внутреннего сгорания (схемы)

Двигатель – мозг автомобиля. В нем есть все необходимое для поддержания автомобиля в рабочем состоянии. И ваша машина была бы ничем без него. Однако на дорогах существует множество типов автомобильных двигателей.

Двигатели бывают двух основных конструкций. поршневые двигатели и роторные двигатели, поршневые двигатели бывают разной формы и количества поршней, а роторные двигатели имеют только одну компоновку

Рядный двигатель

Рядные двигатели являются наиболее распространенным типом двигателей; они используются в подавляющем большинстве транспортных средств на улице, включая тяжелые машины и корабли. У него все цилиндры выровнены и обращены вверх. Рядный 4-цилиндровый двигатель сегодня является наиболее распространенным типом двигателя, используемого в автомобилях; поэтому вполне вероятно, что ваш автомобиль оснащен им.

Он меньше, легче и имеет меньше движущихся компонентов, чем другие двигатели. На спуске он редко превышает 2,5–3,0 литра. Наиболее распространенный тип этого макета в строках 4 и 6.

Двигатель Vee

Спереди этот тип двигателя выглядит как буква «V». В основании все цилиндры обращены наружу и приводят в движение один общий коленчатый вал.

Тем не менее, этот тип двигателя не будет найден в бюджете. Двигатель Vee используется исключительно в высокопроизводительных спортивных автомобилях и внедорожниках. Это связано с тем, что двигатель Vee может вместить больше цилиндров в меньшее пространство, чем другие типы двигателей. Наиболее распространенными типами двигателей Vee являются двигатели V6 и V8.

Двигатели VR и W,

Этот двигатель очень похож на двигатель Vee, за некоторыми исключениями. Двигатели VR и W, разработанные Volkswagen, имеют цилиндры с небольшим расстоянием между ними. Сегодня этот двигатель используется в таких автомобилях, как Bentley Mulsanne. Наиболее распространенным типом двигателя Vr является Vr6, известный тем, что он используется в автомобилях Volkswagen, и W16, который используется в автомобилях Bugatti.

Плоский двигатель

Плоский двигатель, также известный как оппозитный двигатель, является единственным в своем роде. Он состоит из двух рядов по два цилиндра, лежащих плоско на боку. Эти цилиндры направлены друг от друга, что снижает гравитацию и улучшает управляемость. Японский автопроизводитель Subaru известен своими оппозитными двигателями, которые используются почти во всех его автомобилях, и его можно найти в роскошных автомобилях, таких как Porsche.

Роторный двигатель (двигатель Ванкеля)

Немецкий инженер Феликс Ванкель является изобретателем двигателя Ванкеля, названного в его честь. Вместо поршней в роторном двигателе используются роторы. Он имеет небольшой дизайн с изогнутой прямоугольной формой. Однонаправленный центральный ротор создает впуск, сжатие, мощность и выпуск во время работы двигателя. Из-за своей конструкции этот двигатель имеет низкий выходной крутящий момент и используется только в автомобилях Mazda RX.

Автомобильная революция: Карл Бенц и изобретение автомобиля

В 1879 году Карл Бенц получил патент на свой двигатель внутреннего сгорания, надежный двухтактный газовый двигатель, основанный на конструкции четырехцилиндрового двигателя Николауса Отто. -тактный двигатель. Позже Бенц изобрел и сконструировал свой четырехтактный двигатель для использования в своих транспортных средствах, которые стали первыми автомобилями массового производства.

В 1886 году Карл Бенц запатентовал трехколесный автомобиль, известный как Motorwagen. Это был первый настоящий современный автомобиль; следовательно, Бенц обычно считается изобретателем автомобиля. Бенц также разработал свою систему дроссельной заслонки, свечи зажигания, переключатели передач, водяной радиатор, карбюратор и другие автомобильные компоненты. Впоследствии Бенц основал автомобильную фирму, которая до сих пор существует как Daimler Group.

В этот момент было очевидно, что все эти немцы своими изобретениями меняют мир и образ жизни человека на ближайшие 200 лет

Влияние двигателей с ДВС на человечество

250 миллионов автомобилей в Соединенных Штатах и 1,2 миллиарда автомобилей во всем мире используют двигатели внутреннего сгорания, которые обеспечивают превосходную управляемость и долговечность. Они могут использовать возобновляемые или альтернативные виды топлива в дополнение к бензину или дизельному топливу (например, природный газ, пропан, биодизель или этанол). Их также можно использовать с гибридно-электрическими силовыми агрегатами для повышения экономии топлива или подключаемыми гибридными электрическими системами для увеличения запаса хода гибридного электромобиля.

Заключение

Многие изобретатели внесли свой вклад в изобретение двигателя внутреннего сгорания, пока он не достиг своей нынешней конструкции, но наиболее значительными из них являются Этьен Ленуар (1822-183 гг. От), 1891) и Рудольф Дизель (1858-1913). Когда в 1860-х годах Ленуар представил первый коммерчески успешный двигатель, он оказал большее влияние на экономику, экологию и повседневную жизнь миллионов людей, чем любая другая технология в двадцатом веке. В двигателях Отто для сжигания топлива использовались свечи зажигания, а в двигателях Дизеля это достигалось за счет высокой степени сжатия.

Эти технологии позволили приводить в действие автомобили, локомотивы, корабли и самолеты, проложив путь к повсеместной мобильности и растущему глобальному потоку продуктов. В то же время это привело к огромным изменениям в ландшафте и окружающей среде из-за строительства бесчисленных дорог, глобального загрязнения воздуха и роста потребления ресурсов и энергии обществами с высоким потреблением энергии.

Что появилось раньше, бензин или дизель?

Новейшие функции

Просмотреть еще статьи