когда придумали, история создания двигателя внутреннего сгорания
Двигатель представляет собой один из главных элементов автомобиля. Без этого устройства прогресс автомобильной промышленности был бы невозможен. Настоящий прорыв в истории создания машин произошел после изобретения двигателя внутреннего сгорания. Это устройство стало настоящей движущей силой, которая давала нужную скорость. При этом сказать однозначно, кто конкретно изобрел ДВС, сложно. Вклад в создание этого прибора внесли многие.
Содержание
Разработки Да Винчи
Во время раскопок, которые проводились английскими учеными несколько лет назад, были найдены чертежи, принадлежавшие Леонардо да Винчи. Среди них удалось выявить чертеж двигателя внутреннего сгорания.
Знаменитый ученый опередил свое время практически на 500 лет. Однако он был стеснен технологиями своего времени и финансовыми возможностями, потому так и не смог воплотить в жизнь свою задумку. После подробного исследования чертежа историки и инженеры сделали вывод, что устройство Леонардо могло весьма эффективно функционировать.
Кто придумал первый ДВС
Первый двигатель внутреннего сгорания создал французский ученый де Ривас. Это произошло в 1807 году. В рабочем цилиндре устройства присутствовала смесь на основе воздуха и водорода. Она зажигалась электрической искрой от батареи Вольта. После подрыва состав расширялся, создавал в цилиндре высокое давление и подбрасывал поршень.
После отработки газ выпускался. При этом под поршнем появлялся вакуум. Под влиянием атмосферного давления и собственного веса поршень падал. После чего он возвращался в первоначальную позицию для повторения цикла.
Де Ривас применял свою разработку в качестве привода передних колес повозки. При этом в силу невысокой эффективности устройство не стало востребованным.
Тем не менее, идеи ученого стали базой для дальнейших разработок в этой области.
Первые попытки сконструировать двигатель
Создание двигателя внутреннего сгорания было многоэтапным процессом. Свой вклад в него внесли различные ученые и исследователи.
Изобретение братьев Ньепс
Французские ученые братья Ньепс внесли важный вклад в появление двигателя внутреннего сгорания. Они сконструировали устройство, которое назвали «пирэолофор». В роли топлива в этом приборе выступала угольная пыль. Конструкция братьев Ньепс так и не была признана научным сообществом. Она существовала лишь на бумаге.
Тракты Сади Карно
Известный изобретатель и сын знаменитого физика Сади Карно является автором трактата, который сделал его настоящей легендой в автомобильной промышленности и прославил на весь мир. Работа была издана тиражом в 200 экземпляров. Она появилась в 1824 году. Этот момент считают началом истории термодинамики. Работа Карно сделала весомый вклад в развитие двигателей внутреннего сгорания.
Труды Жан Ленуара
Автором коммерчески успешного ДВС стал бельгийский изобретатель Жан Этьен Ленуар. Исследователь трудился на гальваническом заводе и однажды пришел к выводу, что топливовоздушный состав в газовом двигателе можно поджигать путем использования электрической искры. На основе этой идеи исследователь решил сделать двигатель.
Первый двухтактный газовый ДВС был создан Ленуаром в 1860 году. Его мощность составляла 8,8 киловатта, что соответствует 11,97 лошадиных сил. Устройство представляло собой горизонтальную машину двойного действия, которая работала на одном цилиндре. В основе ее функционирования лежала смесь воздуха и светильного газа.
Конструкция двигателя базировалась на использовании кривошипно-шатунного механизма. При этом КПД составлял не больше 4,65 %. Несмотря на все минусы, двигатель Ленуара все же получил достаточно широкое распространение. Его применяли для лодок.
Ленуару далеко не сразу удалось добиться успеха. После изготовления всех элементов и сборки машины она проработала совсем недолго и прекратила функционировать.
Это было связано с расширением поршня, который заклинил в цилиндре.
Чтобы устранить этот минус, Ленуар предусмотрел создание системы водяного охлаждения. Однако и вторая попытка была не особо удачной. Это вынудило исследователя дополнить конструкцию системой смазки. Лишь после этого ДВС начал нормально функционировать. Таким образом, именно Ленуару удалось первому решить проблемы смазки и охлаждения двигателя. Мощность такого устройства составляла примерно 12 лошадиных сил. При этом КПД находился на уровне 3,3 %.
В 1874 году было сделано больше 300 таких устройств, которые отличались по мощности. После того как создатель ДВС разбогател, он прекратил дальнейшую работу над конструкцией машины. Как следствие, она была вытеснена с рынка более качественным двигателем, который создал немецкий ученый Николаус Отто.
Другие имена в истории первых ДВС
В 1883 году французский исследователь Эдуард Деламар создал чертеж двигателя, который использовал в качестве топлива газ.
Однако эта конструкция была воплощена исключительно на бумаге.
Затем в истории автомобильной промышленности появилось еще одно известное имя – Готлиб Даймлер. Он сумел не только придумать, но и начать изготовление современного газового двигателя. Его отличительной особенностью стало вертикальное размещение карбюратора и цилиндров. Это был первый двигатель, который имел компактные размеры и развивал высокую скорость передвижения.
В 1890 году Рудольф Дизель придумал метод практического применения цикла, описанного Карно. Именно этот ученый изобрел дизельный ДВС, который получил название в его честь. На протяжении нескольких лет немецкий исследователь получил несколько патентов. Модель, которая нашла применение на практике, была сконструирована в 1897 году и получила название дизель-мотор. Спустя несколько лет такие изделия стали массово выпускаться.
Одновременно с совершенствованием конструкции ДВС ученые занимались поисками наиболее эффективного топлива. К тому моменту были испытаны двигатели, в которых в роли горючего использовалась нефть, водород.
Существовали конструкции, которые работали на основе угольной пыли, а также смеси спирта и скипидара.
Некоторые из них нормально функционировали, однако не получили значительного распространения в силу высокой стоимости. При этом инженеры видели перспективу в использовании паров жидкого горючего.
В 1872 году американский исследователь Брайтон начал использовать в качестве горючего керосин. Однако он испарялся не слишком хорошо. Тогда ученый решил взять для этой цели бензин. Для применения нового топлива потребовалось придумать новое устройство, которое помогало трансформировать новое горючее в газ. После этого бензиновые пары требовалось смешать с воздухом.
Брайтон считается создателем и первого испарительного карбюратора. Однако он получился не слишком удачным. Тем не менее, именно этот ученый первым предложил использовать в качестве топлива ГСМ.
Немецкие модификации первых ДВС
В 1876 году исследованиями стали заниматься немецкие ученые.
Многие из их имен по сей день считаются весьма известными в автомобильной индустрии. Первым стоит назвать Николаса Отто. Благодаря этому исследователю появился легендарный «цикл Отто». Этот ученый первым придумал и создал двигатель, который работал на четырех цилиндрах. После чего уже в 1877 году исследователь получил патент на новое устройство. Этот двигатель по сей день лежит в основе множества современных моторов.
Еще одним известным ученым, который внес значительный вклад в развитие ДВС, стал Готлиб Даймлер. В сотрудничестве с Вильгельмом Майбахом он придумал мотор, который работал на основе газа.
В 1886 году ученые создали первый автомобиль, который работал на ДВС. Устройство получило название Reitwagen. До того момента движок ставили на двухколесный транспорт. Майбах придумал первый карбюратор с жиклерами, который тоже использовался довольно длительное время.
Чтобы создать эффективный ДВС, инженерам пришлось объединить свои усилия. В результате сформировалась группа ученых, в которую вошли Майбах, Отто и Даймлер.
Они смогли собирать по 2 мотора в день. По тем временем это был отличный показатель.
Однако спустя некоторое время позиции исследователей в совершенствовании устройств разошлись. В результате Даймлер покинул команду для основания собственной компании. Майбах последовал за своим другом.
В 1889 году Даймлер создал первую автомобильную фирму Daimler Motoren Gesellschaft. Пару лет спустя Майбах собрал первый «Мерседес», который лег в основу создания знаменитого немецкого бренда.
Не менее известным немецким ученым стал Карл Бенц. Первый ДВС он создал в 1886 году. К тому моменту у ученого уже была своя компания Benz & Company.
Генри Форд – отец автоиндустрии
Важный вклад в развитие ДВС внес Генри Форд. В 1903 году он организовал компанию «Форд». При этом знаменитый бизнесмен не только начал разрабатывать новое поколение двигателей, но и предоставил много рабочих мест.
В 1903 году Селден подал против Форда иск. Суть его претензий заключалась в воровстве его конструкции двигателя.
Судебный процесс продолжался 8 лет. В результате суд решил, что права истца не нарушаются, а Форд пользуется своей конструкцией мотора.
Когда началась Первая мировая война, Форд стал заниматься разработкой первого тяжелого двигателя, который предназначался для грузовых авто. В период Второй мировой войны его устройство начали устанавливать на грузовые самолеты.
Создание ДВС стало настоящим прорывом в науке. При этом вклад в конструирование и совершенствование этой разработки внесло много известных ученых.
Этьен Ленуар, изобретатель двигателя внутреннего сгорания
- Просмотров: 435
Этьен Ленуар — бельгийский изобретатель, которого считают одним из величайших изобретателей всех времен.
И это не зря, ведь именно он первым изобрел двигатель внутреннего сгорания. Двигатель, который позволил развивать автомобиль, без которого сегодня не мыслимо наше «сегодня». Итак, Этьен родился в Мюсси-ла-Виль в 1822 году, в небольшой деревне недалеко от Виртона, что в Бельгии. Совсем юным он проявлял интерес к наукам, но понимая, что в своей маленькой люксембургской деревушке он не сможет развиваться, он решает буквально бежать в возрасте 16 лет в Париж. Там он днем работает официантом, а ночью проводит эксперименты в своей комнате. Любознательный и проницательный во всем, он изобретает средства помогающие в труде. Так у него было множество изобретений для местных ремесленников. Первый свой патент он получил в возрасте 25 лет.
Жан Жозеф Этьен Ленуар, 1822–1900 гг. Инженер.
Изобретения Этьена Ленуара
Однако не смотря на его разносторонние интересы, он прежде всего интересуется идеей самостоятельного перемещения машин. Чтобы повысить свои знания в этой области, он прошел курсы в Школе искусств и ремесел в Париже и изучил работу различных устройств, в том числе парового двигателя Дени Папена.
Однако есть одно но, паровой двигатель слишком громоздкий и тяжелый из-за котла для производства пара и очень большой топки для нагрева воды. Все это очень осложняет применение таких двигателей для самодвижущихся повозок. Его идея была в следующем, обеспечить внутреннее сгорание в рабочем объеме, чтобы исключить громоздкий котел и все, что с ним связано. Вместо пара, который был движущей перенаправляемой силой, продукты сгорания действовали бы прямо на поршень, и мы получили бы очень компактный двигатель!
После нескольких неудачных попыток он все же находит решение, используя угольный газ в качестве топлива для двигателя. В 1859 году Ленуар подал заявку на получение французского патента на двигатель «внутреннего сгорания».
Двигатель внутреннего сгорания Ленуара
23 января 1860 года, памятная дата, он показывает плоды своей работы. Двигатель внутреннего сгорания, который не использует котел, топку и может двигать повозку без лошади. И вот он начинает производить и продавать свои двигатели.
Уже десятки мастерских используют его двигатели, а он только в январе 1860 года получает патент 43 624 на его собственное изобретение. (Инвентарный номер : 10923-0000)
И вот продолжая строить двигатели для мастерских, он задумывается над тем, почему бы не попробовать раскрутить колеса повозки с помощью этого легкого двигателя? В этом случае не нужна сила лошадей или людей! И в сентябре 1863 года это было сделано!
Он проводит первые испытания автомобиля с газовым двигателем мощностью в полторы лошадиные силы. Автомобиль проезжает 11 миль за три часа. Автомобиль родился! Хотя это не совсем еще автомобиль, а всего лишь повозка с мотором. Здесь не было толком ничего, ни сидений, ни рулевого управления, ни осветительных приборов, ни тормозов ни подвески. И первый официальный автомобиль условно считается выпущен в 1885 году, а именно компанией Benz Patent-Motorwagen. Но это уже другая история, тоже про великую и легендарную автокомпанию и ее создателей.
Этьен Ленуар и двигатель внутреннего сгорания
Этьен Ленуар (1822–1900)
24 января 1860 года бельгийский инженер Этьен Ленуар получил патент на свой недавно разработанный двигатель внутреннего сгорания.
Конструкция двигателя Ленуара была первым коммерчески успешным двигателем внутреннего сгорания.
Этьен Ленуар – Ранние годы
Этьен Ленуар родился третьим из восьми детей в общине Мюсси-ла-Виль с населением 800 человек недалеко от Виртона, Бельгия, в семье Жана-Луи Ленуара, «торговца», и Марго Магдлен, его жена. Техническую профессию он, кажется, выбрал в раннем возрасте, но семья не могла позволить себе соответствующее образование. Он покинул родину в 1838 году, по-видимому, без сожаления. Рассказывают, что свою обувь он выбросил в конце деревни, потому что не хотел брать с собой ни крошки земли из страны, которая не понимала, чего он хочет. Пешком он прошел через Реймс и Мо в Париж, куда прибыл летом 1838 года. В это время он зарабатывал себе на жизнь случайной работой на фермах.
Первые изобретения
Он нашел работу официанта в Auberge de l’Aigle d’Or на улице Темпл в 3-м округе, где он также жил. В свободное время он читал и экспериментировал в подвале общежития.
Эмальер в квартале нанял его в качестве рабочего. Теперь Ленуар занялся проблемой получения белой эмали путем окисления. Он нашел формулу и получил свой первый патент на нее в 1847 году. Ленуар также интересовался электролизом и разработал специальный процесс для серебрения или меднения небольших круглых предметов. Ювелир Чарльз Кристофл купил его у него и порекомендовал запатентовать. Это произошло в 1851 году. Кристофль применил этот процесс к орнаментальному дизайну Парижской оперы.
Изучение «Автомобиля» Кюньо
Ленуар не имел успеха в разработке электромагнитного двигателя, но между 1855 и 1857 годами последовало несколько патентов на совершенно разные технические решения: в железнодорожном секторе он работал над электрическими сигналами и системами безопасности, такими как в качестве тормозов он разработал контроллер для динамо-машин, изобрел механическую месильную машину, счетчик воды и процесс покрытия стеклянных поверхностей. Тем временем Ленуар мог жить за счет продажи своих изобретений.
Одним из его главных влияний того времени был французский изобретатель Николя-Жозеф Кюньо. Известно, что он построил первое работающее самоходное механическое транспортное средство и, возможно, был первым, кто построил паровое транспортное средство, что в настоящее время вызывает большие споры. Однако одно из его изобретений было выставлено в École Centrale Paris, и Ленуар задумался об усовершенствовании конструкции. Он заметил, что у этой машины было множество недостатков, включая вес, тормоза и топку.
Lenoir-Gasmotor im Technischen Museum Wien
День паровой машины был сочтен…
Ленуар был убежден, что потенциал паровой машины в значительной степени исчерпан. Кроме того, недостатки были очевидны: двигатель нужно долго прогревать, прежде чем можно будет выполнить работу, и он тяжелый. Ленуар использовал новую финансовую независимость, чтобы построить свой собственный двигатель. Он посещал бесплатные лекции в École Centrale и через несколько месяцев начал внедрять их в механическую мастерскую своего друга Ипполита Огюста Маринони (1823-1919 гг.
).04) на улице Rue de la Roquette в 11-м округе. Маринони, сын полицейского и изобретатель машины для обработки риса и хлопка, заработал состояние на своем ротационном печатном станке.
Газовый двигатель Ленуара
Прорыв произошел в 1858 году с появлением стационарного двигателя. Ленуар усовершенствовал одноцилиндровый двигатель в первый пригодный для использования газовый двигатель в 1859 году. Одним из его преимуществ было то, что его можно было привести в действие непосредственно дома: двигатель нужно было только подключить к муниципальному газоснабжению. Он также работал очень тихо; потребление, наоборот, было высоким. Конструкция представляет собой сочетание уже известных элементов с собственной изобретательностью и имеет некоторое сходство с паровой машиной. Вместо того чтобы сжигать топливо снаружи, как в паровом двигателе, а затем отводить тепло в цилиндр, в газовом двигателе оно вырабатывается за счет сгорания внутри. В отличие от летающего поршневого двигателя Николауса Отто и Ойгена Лангена,[5] привод двигателя Ленуара воздействует непосредственно на коленчатый вал.
Двигатель Ленуара работает как двухтактный двигатель без сжатия; брошюра Музея искусств и ремесел называет его «однотактным двигателем с двумя полутактами», при этом впуск и сгорание образуют первый, а выпуск — второй полутакт.
Функциональность двигателя Ленуара
Воспламеняющая смесь светящегося газа и воздуха приводит в движение поршень, который основан на патенте Роберта Стрита, а тот, в свою очередь, приводит в движение маховик. Он направляется поочередно к каждой стороне поршня плоским золотниковым клапаном, так что поршень работает в обоих направлениях (двойного действия), аналогично газовому двигателю Филиппа Лебона (1767-1804). Движение поршня одновременно выбрасывает сгоревший в предыдущем такте газ в другую сторону. Салазки приводятся в движение коленчатым валом через эксцентрик. Система зажигания, задуманная Ленуаром, получила название inflammateur , созданный им, состоит из двух гальванических элементов, разработанных Робертом Вильгельмом Бунзеном,[6] которые передают низкое напряжение на индукционный аппарат Рюмкорфа (индукционная катушка).
Свеча зажигания, разработанная Ленуаром, основана на принципе, открытом Исааком де Ривазом (1752-1828). Он состоит из медного штифта в оболочке, содержащего фарфоровый штифт с проводом зажигания. Ленуар также разработал для него распределитель зажигания. В ноябре 1859 года Ленуар подал заявку на патент на двигатель. На церемонию подписания документа 23 января 1860 г. с демонстрацией 9 было приглашено около 20 человек.0003
Улучшение двигателя
Двигатель Ленуара имел несколько основных недостатков: Физически максимальный КПД атмосферных двигателей обычно низок; конкретные цифры говорят о 3-5%. Современный автомобиль с бензиновым двигателем достигает 30 процентов. В результате двигатель также потреблял много топлива. Поскольку поршень подвергался взрывам с обеих сторон, развивались очень высокие рабочие температуры. С материалами того времени и возможной точностью изготовления вскоре возникла опасность заклинивания поршня. Соответственно двигатель требовал много смазочного масла и очень мощную систему водяного охлаждения.
Некоторые двигатели изначально производились Marinoni. Ленуар искал инвесторов уже в 1859 году.. Вместе с инвестором Готье было основано Société des Moteurs Lenoir. Первая серийная машина мощностью 4 л.с. по тогдашнему методу расчета была доставлена в мае 1860 г. с большой рекламной привлекательностью. В последующие месяцы с завода сошло 380 двигателей мощностью от 1 до 4 л.с. К 1864 году только в Париже работало 130 двигателей Ленуара. Двигатель был очень хорошо принят. На Всемирной выставке 1862 года в Лондоне он получил награду.
«Гиппомобиль» Этьена Ленуара, ок. 1860 г., современное изображение, опубликованное в Le Monde illustré (16 июня 1860 г.).
Лодки и автомобили
В 1861 году Ленуар установил на лодку двигатель мощностью 2 л. Поскольку газ еще нельзя было возить, ему пришлось найти другой запас топлива. Вместо угольного газа он использовал керосин. Вариант двигателя мощностью 1½ л.с., который также работал независимо от стационарного газоснабжения, он установил в 1863 г.
на трехколесный автомобиль, названный гиппомобилем. Здесь он использовал топливо на основе скипидара. Корпус состоял из приподнятого кубовидного тела. Под ним находился деревянный отсек с приводной техникой. На этом автомобиле он проехал 18 км от своей мастерской до Жуанвиль-ле-Пон и обратно примерно за три часа. Это привело к средней скорости 6 км / ч, включая перерывы. Информация о путешествии предоставлена самим Ленуаром, но считается достоверной. Файлы, хранящиеся в Автомобильном клубе Франции, документируют поездку, а также патент 1864 года. [4] Автомобиль не имел успеха из-за своего большого веса и двигателя, который вращался всего со из-за большого веса и того факта, что это был двигатель со скоростью вращения всего лишь 100 об/мин. Машина не имела успеха из-за высокой скорости.
Последние годы
Ленуар провел остаток своей жизни в мирном процветании в своей квартире в Париже. Отсюда он часто ловил рыбу нахлыстом на близлежащей Сене, но оставался активным и с интересом следил за дальнейшим развитием двигателя внутреннего сгорания.
Жан-Жозеф Этьен Ленуар тихо скончался 4 августа 1900 года.
Двигатель внутреннего сгорания | Определение и факты
двигатель внутреннего сгорания
См.
все СМИ
- Ключевые люди:
- Нисефор Ньепс Готлиб Даймлер Этьен Ленуар Карл Бенц Оле Эвинруд
- Похожие темы:
- бензиновый двигатель реактивный двигатель дизель система контроля выбросов система зажигания
Посмотреть все материалы по теме →
двигатель внутреннего сгорания , любое из группы устройств, в которых рабочими телами двигателя служат реагенты сгорания (окислитель и топливо) и продукты сгорания. Такой двигатель получает энергию за счет тепла, выделяющегося при сгорании непрореагировавших рабочих тел, окислительно-топливной смеси. Этот процесс происходит внутри двигателя и является частью термодинамического цикла устройства. Полезная работа, производимая двигателем внутреннего сгорания (ВС), является результатом действия горячих газообразных продуктов сгорания на движущиеся поверхности двигателя, такие как поверхность поршня, лопатка турбины или сопло.
Двигатели внутреннего сгорания являются наиболее широко применяемыми и широко используемыми энергетическими устройствами, существующими в настоящее время.
Двигатели внутреннего сгорания делятся на две группы: двигатели непрерывного сгорания и двигатели периодического сгорания. Двигатель непрерывного сгорания характеризуется постоянным поступлением топлива и окислителя в двигатель. В двигателе (например, реактивном двигателе) поддерживается стабильное пламя. Двигатель прерывистого сгорания характеризуется периодическим воспламенением воздуха и топлива и обычно называется поршневым двигателем. Дискретные объемы воздуха и топлива обрабатываются циклически. Бензиновые поршневые двигатели и дизельные двигатели являются примерами этой второй группы.
Двигатели внутреннего сгорания можно охарактеризовать с точки зрения ряда термодинамических явлений. В двигателе непрерывного сгорания термодинамические явления происходят одновременно, так как окислитель и топливо и продукты сгорания равномерно протекают через двигатель.
За исключением ракет (как твердотопливных, так и жидкостных ракетных двигателей), двигатели внутреннего сгорания всасывают воздух, затем либо сжимают воздух и вводят топливо в воздух, либо вводят топливо и сжимают воздушно-топливную смесь. Затем, как и во всех двигателях внутреннего сгорания, происходит сжигание топливно-воздушной смеси, извлечение работы за счет расширения горячих газообразных продуктов сгорания и, в конечном счете, продукты сгорания выбрасываются через выхлопную систему. Их работу можно противопоставить работе двигателей внешнего сгорания (например, паровых машин), в которых рабочее тело не вступает в химическую реакцию, а прирост энергии достигается исключительно за счет передачи тепла рабочему телу через теплообменник.
Наиболее распространенным двигателем внутреннего сгорания является четырехтактный бензиновый двигатель с однородным зарядом и искровым зажиганием.