Отто изобретатель двигателя внутреннего сгорания: Двигатель внутреннего сгорания Отто. История техники и изобретений

Содержание

Двигатель внутреннего сгорания Отто. История техники и изобретений

В первом тепловом двигателе — паровой машине — тепло производилось в топке и в паровом котле, вне цилиндра — рабочего органа машины. Топка и котёл делали двигатель громоздким и тяжёлым, годным только для стационарного использования или для установки на большие пароходы и паровозы. В поисках идеи компактного и лёгкого двигателя конструкторы пришли к мысли сжигать топливо внутри рабочего цилиндра — так появились прототипы двигателя внутреннего сгорания (ДВС). Первый ДВС, схожий с современным, создал в 1876 г. немецкий конструктор Николаус Отто.

Двигатель де Риваса на самодвижущейся тележке. Сдавливая баллон (1), в рабочий цилиндр (2) впрыскивали сжатый водород. Одновременно через открывавшийся рычагом (3) клапан (4) в цилиндр впускали воздух. Водородно — воздушную смесь (5) поджигала электрическая искра от батареи Вольта (6). Взорванная смесь расширялась, и её давление поднимало поршень (7). Обратным движением рычага открывался клапан отработанного газа, и тяжёлый поршень падал.

Движения поршня через цепь (9) передавались валу (10), но лишь при обратном ходе поршня трещотка (11) на кривозубой шестерёнке (12) позволяла крутиться валу, который через ременную передачу (13) раскручивал ось передних колёс (14) тележки.

Пробный вариант

Первый двигатель внутреннего сгорания (ДВС) создал французский изобретатель Ф.И. де Ривас в 1807 г. Смесь воздуха и водорода в рабочем цилиндре зажигалась электрической искрой от батареи Вольта, после подрыва смесь расширялась, создавая высокое давление в цилиндре и подбрасывая поршень. Отработанные газы выпускались, образуя под поршнем вакуум. Под воздействием давления атмосферы и своего веса поршень падал, возвращаясь в исходное положение, чтобы повторить цикл. Де Ривас использовал свой ДВС как привод передних колёс повозки. Но из-за низкой эффективности его двигатель не нашёл спроса. Впоследствии идеи де Риваса легли в основу дальнейших разработок ДВС.

Двигатель Ленуара

В 1860 г. другой француз, механик Э. Ленуар, сделал ДВС, похожий на горизонтальную паровую машину, но работающий на смеси воздуха со светильным газом (содержащим углеводороды). ДВС Ленуара был двойного действия — рабочий ход поршень совершал при движении в обе стороны. Это обеспечивалось тем, что смесь поджигалась искрой от двух электрических свечей по обе стороны от поршня, и впуск и выпуск газов проводился также с двух концов цилиндра с помощью золотников (таких же, как в паровых машинах).

Цикл работы ДВС Ленуара состоял из двух тактов (из двух ходов поршня — вперёд и назад). Оба хода обеспечивались расширением газовой смеси при сжигании, что требовало большого расхода топлива. Работа ДВС Ленуара обходилась в 7 раз дороже работы паровой машины той же мощности. Зато из-за отсутствия котла и топки ДВС был компактнее, и его, например, ставили на лодки, где не было места для паровой машины.

Цикл двухтактного ДВС Ленуара. 1864 г. Первый такт. Поршень (1) двигается вперёд. Тяга (2) впускного золотника (3), связанная через эксцентрик (4) вала (5), открывает заднее отверстие (6) в цилиндре (7) для впуска смеси светильного газа и воздуха. Поршень немного продвигается, впускной золотник перекрывает задний впуск, а выпускной золотник (8) открывает переднее отверстие выпуска (9), через которое поршень выталкивает газы, отработанные в прошлом такте. На заднюю свечу зажигания (10) подаётся высоковольтный разряд от электрической батареи (11). Смесь зажигается, расширяется и толкает поршень дальше вперёд до крайнего положения. Шток (12) поршня через кривошипно — шатунный механизм (13) раскручивает вал и маховик (14). Второй такт. Инерция крутящегося маховика тянет поршень назад. Впускной золотник открывает переднее отверстие впуска газов (15), поршень продолжает двигаться, впуск закрывается, смесь в цилиндре поджигается передней свечой зажигания (16), давление газов толкает поршень назад, золотник выпуска открывает заднее отверстие (17), и отработанные в первом такте газы выходят.

Поршень занимает исходное крайне заднее положение. Цикл повторяется.

Первая победа Отто

Недостатки ДВС Ленуара учёл немецкий конструктор Н.А. Отто при создании своего двухтактного двигателя. Сделанный им в 1864 г. ДВС тоже работал на смеси воздуха со светильным газом. Отто поджигал смесь не электрической искрой, а пламенем газовой горелки, что было надёжнее при тогдашнем уровне развития электротехники. ДВС Отто совершал один рабочий ход. Сделав цилиндр вертикальным, Отто заставил поршень двигаться вниз без помощи давления газов, только под воздействием своего веса и давления атмосферы. Это позволило его ДВС при вдвое меньшем расходе топлива развивать мощность как у ДВС двойного действия. ДВС Отто оказался в 4-5 раз экономичнее двигателя Ленуара. Первые ДВС Отто широко использовались как приводы для типографских машин, грузовых лифтов-подъёмников, токарных и ткацких станков, прядильных машин и прочего оборудования.

Двухтактные ДВС, работающие по принципу ДВС Отто 1864 г. , и сейчас используются как приводы сенокосилок и бензопил, в лодочных и мотоциклетных моторах.

Николаус Аугуст Отто

Четыре такта успеха

Настоящий прорыв в создании ДВС Отто совершил в 1876 г. В новом двигателе Отто вернулся к горизонтальной конструкции. Для увеличения мощности ДВС Отто решил перед воспламенением сжать топливную смесь, а для этого цикл работы ДВС пришлось увеличить до

4 тактов — 4 ходов поршня, и этот двигатель стал называться четырёхтактным ДВС.

Мощный четырёхтактный ДВС Отто вытеснил все предыдущие модели ДВС — его схема стала образцом для создания всех последующих ДВС вплоть до нашего времени и открыла возможность применения ДВС на транспорте.

Четырёхтактный цикл работы ДВС Отто 1876 г. I такт. Впуск топлива: поршень (1) идёт вперёд (первый ход), создавая низкое давление в цилиндре. Вращение главного вала (2) через червячную передачу (3) передаётся вспомогательному валу (4), управляющему газораспределительными клапанами. В I такте вал открывает впускной клапан (5), и горючая смесь из топливного бака (6) поступает в цилиндр (7). Клапан закрывается. II такт. Сжатие смеси: поршень идёт назад (второй ход) и сжимает топливную смесь. При запуске ДВС первый и второй ходы поршня осуществлялись вручную, затем это происходило автоматически — инерция маховика (8) поддерживала вращение главного вала. III такт. Расширение смеси (рабочий ход): вспомогательный вал кратковременно открывает клапан (9), подающий порцию смеси в газовую горелку (10), где она воспламеняется (11) и, поступая в цилиндр, воспламеняет в нём основную порцию горючего. Газы в цилиндре расширяются и выталкивают поршень вперёд (третий ход). На этом такте поршень производит полезную работу: через шток (12) передаёт толчок кривошипно — шатунному механизму (13), раскручивающему маховик. IV такт. Выпуск отработанных газов: через выпускной клапан (14) отработавшие газы, быстро сжимающиеся благодаря рубашке охлаждения (15) в корпусе цилиндра, удаляются из цилиндра.

Создаётся разряжение (низкое давление), и поршень идёт назад (четвёртый ход).

Развитие идеи

Производством всех ДВС Отто занималась компания «Ланген, Отто и Розен», созданная в 1869 г. Отто совместно с немецкими предпринимателями Э. Лангеном и Л. Розеном. Современные четырёхтактные ДВС сохранили принципиальную схему Отто, но топливо в них поджигается искрой от

электрической свечи. Для увеличения мощности ДВС повышали объём его цилиндра, чтобы большим объёмом топлива усилить мощь его расширения. Но увеличение цилиндра не могло быть бесконечным, и тогда придумали усиливать двигатель путём увеличения числа цилиндров, поршни которых крутили один рабочий вал двигателя. Первые двухцилиндровые ДВС появились в конце XIX в., а четырёхцилиндровые — в начале XX в. Сейчас встречаются шести — , восьми — и 20 — цилиндровые ДВС. Светильный газ был довольно дорогим топливом, и в Европе, и в России его производили не так много. В поисках нового вида топлива для ДВС обратили внимание на другие вещества, содержащие углеводороды — продукты нефтепереработки.

Сотрудники компании Отто Г. Даймлер и В. Майбах в 1883 г. создали первый бензиновый ДВС, который в 1885 г. установили на первом мотоцикле, а в 1886 г. — на первом автомобиле.

Четырёхтактный цикл работы современного одноцилиндрового ДВС. Такт — это один ход поршня (1), т. е. прохождение поршня от крайнего верхнего положения, верхней мёртвой точки (ВМТ), до крайнего нижнего положения, нижней мёртвой точки (НМТ). I такт. Впуск. Поршень идёт вниз, создавая в цилиндре (2) разряжение. Открывается впускной клапан (3), и под воздействием атмосферного давления из впускного трубопровода (4) в цилиндр засасывается горючая смесь — распылённый в воздухе бензин (5). II такт. Сжатие. Впускной клапан закрывается. Поршень идёт вверх, сжимая горючую смесь (6). III такт. Рабочий ход (расширение). Между электродами свечи зажигания (7) проскакивает электрическая искра, поджигающая смесь. Газы расширяются (8), под их давлением поршень идёт вниз и передаёт усилие через кривошипно — шатунный механизм (9) на коленчатый вал (10), проворачивая его.

IV такт. Выпуск. Поршень по инерции идёт вверх. Открывается выпускной клапан (11), и под давлением поршня отработанные газы (12) вытесняются в атмосферу.

Однако бензин при испарении плохо смешивался с воздухом, реакция при возгорании протекала неравномерно, и бензиновые ДВС, работая ненадёжно, не могли вытеснить газовые ДВС. Выход нашёл венгерский инженер Д. Банки — в 1893 г. он придумал устройство для распыления бензина в воздухе — карбюратор с жиклёром. Бензиновая взвесь, равномерно смешанная с воздухом, поступала в цилиндр, где при зажигании быстро превращалась в газовую смесь, обеспечивая хорошее протекание реакции и мощное расширение при взрыве. В России первый бензиновый двигатель с карбюратором сконструировал в 1880-х гг. О. С. Костович. В 1897 г. немецкий инженер Р Дизель придумал дизельный двигатель, в котором топливо воспламенялось не от огня или электрической искры, а от высокой температуры, которая возникает при сильном сжатии воздуха. В России производство дизельных двигателей, усовершенствованных российским инженером Г.

В. Тринклером, началось в 1899 г. Эти дизели устанавливали на стационарных машинах (станках и пр.).

Поделиться ссылкой

Судьба талантливого изобретателя Николауса Отто

Николаус Отто — великий изобретатель, подаривший человечеству возможность быстро и комфортно передвигаться. Это именно, он в 76 году девятнадцатого века создал компактный, четырёхтактный двигатель, который развивал приличную мощность, и мог без труда, быть приводом для автомобиля. Если кратко говорить о важности изобретения, то можно сказать, что произошла транспортная революция благодаря Николаусу Отто.

Детские и юношеские годы Отто

Родился талантливый изобретатель в 32 году девятнадцатого века в Германии. Отца мальчик совсем не помнил. Он умер, когда ребёнок был ещё очень маленьким. В школе Отто хорошо учился, но семья терпела нужду, и будущий изобретатель был вынужден искать способы прокормить семью. Он работал на разных работах совершенно несвязанных одна с другой.
На таких, как:

• работа коммивояжером;

• работа служащим в бакалейной лавке;

• работа клерком.

Но где бы Отто не работал, всё время пытался что-то изобрести сконструировать. И эта страсть к изобретениям вскоре сделает его известным на всю жизнь.

Первые самостоятельные шаги изобретателя

Когда Николаусу было 28 лет он услышал об изобретении Этьена Ленуара. Речь шла о двигателе внутреннего сгорания, который работал на газу. Это был элементарный двухтактный двигатель, но тем не мнение он работал. И тогда Отто понял, что если изобрести подобный двигатель на жидком топливе, который будит развивать большую мощность, можно будит их применять для разных механических машин. А учитывая его способности к изобретательности, было ясно, что у него всё получиться.

В текущее время, многие конструкторы пытались изобрести автономный автомобиль. Многие модели самостоятельно передвигались. Но им не хватало двигателя, имеющего небольшой вес и большую мощность. Отто решил исправить ошибки многих автомобильных инженеров. Вскоре он сконструирует карбюратор, позволивший использовать жидкое топливо. Но в то время подобные изобретения уже были. Поэтому Николаусу в регистрации изобретения отказали. К тому же, данное изобретение не позволяло добиться необходимой мощности. Отто не расстроился, а взялся за изобретение мощного двигателя с ещё большим энтузиазмом.

Идея создания четырёхтактного двигателя

Через год составления проектов и чертежей, Николаусу пришла мысль, изобретения двигателя с четырьмя тактами. Отто понимал, что за таким двигателем будущее. Именно такая схема на его взгляд, сможет дать большую мощность, при малом весе и объёме силового агрегата. Но схемы и чертежи это одно, а реальный двигатель, совсем другое. Не всё сразу получалось. Не получалось сконструировать систему зажигания.

Поэтому идею создания четырёхтактного двигателя пришлось отложить, для дальнейшего осмысления и доработки. Будущий известный изобретатель занялся доработкой двухтактного силового агрегата. В 1863 году ему удалось оформить права, на усовершенствованный двухтактный двигатель. Вскоре Отто нашёл спонсора, ставшего партнёром изобретателя. Это был Еуген Ланген, благодаря его финансовой поддержки была построена фабрика, где собирались двухтактные, усовершенствованные силовые агрегаты. В 67 г. на Парижской ярмарке, двухтактный двигатель Отто был отмечен высокой наградой. После этого события, продажи двигателей значительно увеличились. Партнёры начали зарабатывать солидные деньги, большую часть которых вкладывали в развитие производства.

Исполнение замыслов изобретателя

Теперь партнёры могли себе позволить нанимать талантливых изобретателей. Таким инженером был Готлиб Даймлер. Он был не только талантливым инженером, но и отличным управленцем. Когда на производстве появился такой помощник, у Отто стало больше времени, для усовершенствования четырёхтактного двигателя. В 76 году девятнадцатого века изобретателю удалось спроектировать систему зажигания для четырёхтактного силового агрегата. И уже в мае мечта Отто исполнилось. Новый двигатель превзошёл все ожидания. При компактности и малом весе агрегат развивал достаточную мощность для создания автомобиля. В 77 году партнёры получили патент на выпуск силовых агрегатов нового поколения. В последующие годы было выпущено десятки тысяч силовых агрегатов. Торговля востребованными двигателями приносила большие барыши. Но не всё было так безоблачно. В 86 году разразился большой скандал. Как оказалось, похожий двигатель более двадцати лет назад был изобретён во Франции. Хотя проект был запатентован, не было собрано реального, рабочего двигателя. Поэтому, этот факт не стоит воспринимать всерьёз. Лишение патента, не помешало партнёрам выпускать и продавать двигатель по всему свету. Отто прожил 59 лет и умер известным и уважаемым человеком.

Несмотря на давность событий, изобретения того времени, создали современный мир. Так как все современные силовые агрегаты, спроектированы по принципу тех времён. Всё это стало возможным благодаря изобретательности и веры в свои силы известному самоучке Николаусу Отто.

Добавить комментарий

Николаус Отто | Немецкий инженер

Развлечения и поп-культура
География и путешествия
Здоровье и медицина
Образ жизни и социальные вопросы
Литература
Философия и религия
Политика, право и правительство
Наука
Спорт и отдых
Технология
Изобразительное искусство
Всемирная история

Этот день в истории
Викторины
Подкасты
Словарь
Биографии
Резюме
Популярные вопросы
Инфографика
Демистификация
Списки
#WTFact
Товарищи
Галереи изображений
Прожектор
Форум
Один хороший факт

Развлечения и поп-культура
География и путешествия
Здоровье и медицина
Образ жизни и социальные вопросы
Литература
Философия и религия
Политика, право и правительство
Наука
Спорт и отдых
Технология
Изобразительное искусство
Всемирная история

Britannica объясняет
В этих видеороликах Britannica объясняет различные темы и отвечает на часто задаваемые вопросы.
Britannica Classics
Посмотрите эти ретро-видео из архивов Encyclopedia Britannica.
Demystified Videos
В Demystified у Britannica есть все ответы на ваши животрепещущие вопросы.
#WTFact Видео
В #WTFact Britannica делится некоторыми из самых странных фактов, которые мы можем найти.
На этот раз в истории
В этих видеороликах узнайте, что произошло в этом месяце (или любом другом месяце!) в истории.

Студенческий портал
Britannica — лучший ресурс для учащихся по ключевым школьным предметам, таким как история, государственное управление, литература и т. д.
Портал COVID-19
Хотя этот глобальный кризис в области здравоохранения продолжает развиваться, может быть полезно обратиться к прошлым пандемиям, чтобы лучше понять, как реагировать сегодня.
100 женщин
Britannica празднует столетие Девятнадцатой поправки, выделяя суфражисток и политиков, творящих историю.
Спасение Земли
Британника представляет список дел Земли на 21 век. Узнайте об основных экологических проблемах, стоящих перед нашей планетой, и о том, что с ними можно сделать!
SpaceNext50
Britannica представляет SpaceNext50. От полета на Луну до управления космосом — мы изучаем широкий спектр тем, которые питают наше любопытство к космосу!

Содержание

Введение

Краткие факты

Факты и сопутствующий контент

Изобретатели и изобретения промышленной революции

Викторины

Изобретатели и изобретения

Кёльн | Германия, Описание, Экономика, культура и история

Пейзаж

Городской участок

Кельн расположен примерно в 21 миле (34 км) к северо-западу от Бонна и в 25 милях (40 км) к юго-востоку от Дюссельдорфа. Он расположен на высоте 210 футов (65 метров) над уровнем моря, чуть ниже того места, где Рейн впадает в плодородную Северо-Германскую равнину. Река в этом месте судоходна для морских судов. Непосредственные окрестности Кельна разнообразны. Живописные холмы Бергской земли лежат на востоке, а на западе находится еще одна группа холмов, образующих цепь, называемую Вилль. Северо-Германская равнина простирается на север и северо-запад, а долина Рейна извивается на юго-восток в сторону Бонна.

Наибольшее расстояние через город с запада на восток составляет около 17 миль (27 км) и с севера на юг примерно столько же. Есть 85 районов, разделенных на девять Bezirke (городские районы). Большая часть города расположена на левом (западном) берегу реки, но он также включает группу пригородов на правом берегу, некоторые из которых были присоединены в 1975 году. Климат региона умеренный, но влажный. Средняя температура в районе Кельна составляет 36 ° F (2 ° C) в январе и 64 ° F (18 ° C) в июле.

План города

Полукруглая форма Внутреннего города была первоначально определена оборонительной стеной длиной 4 мили (6 км), строительство которой было завершено примерно в 1200 году. 40 000 человек. (В то время Кёльн был больше Парижа.) Плоская сторона полукруга была образована Рейном. В 1880-х годах средневековые укрепления были снесены и заменены цепью кольцевых дорог, названных Рингштрассе.

Хотя Кёльн распространился далеко за пределы Рингштрассена, его центр все еще находится в этом районе, Внутреннем городе. Здесь находятся основные торговые и деловые улицы, такие как Хоэ-штрассе (север-юг) и Шильдергассе (запад-восток), обе из которых закрыты для автомобилей, а также исторические здания города. Несколько мостов пересекают реку в Кельне; пять из них были перестроены после Второй мировой войны, а остальные были достроены после войны.

Оформите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту.

Подписаться сейчас

Большая часть территории Кельна состоит из парков, лесов, озер, спортивных сооружений и открытых площадок. Две основные парковые системы примерно повторяют концентрические узоры старых укреплений вокруг Инненштадта.