Двигатель внутреннего сгорания
Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) — двигатель, в котором
топливо сгорает непосредственно в рабочей камере (внутри) двигателя. ДВС
преобразует тепловую энергию от сгорания топлива в механическую работу.
По сравнению с двигателями внешнего сгорания ДВС:
- не имеет дополнительных элементов теплопередачи — топливо само образует рабочее тело;
- компактнее, так как не имеет целого ряда дополнительных агрегатов;
- легче;
- экономичнее;
- потребляет топливо, обладающее весьма жёстко заданными параметрами (испаряемостью, температурой вспышки паров, плотностью, теплотой сгорания, октановым или цетановым числом), так как от этих свойств зависит сама работоспособность ДВС.
История создания
В 1807 г. французско-швейцарский изобретатель Франсуа Исаак
де Риваз построил первый поршневой двигатель, называемый часто двигателем де
Риваза. Двигатель работал на газообразном водороде, имея элементы
конструкции, с тех пор вошедшие в последующие прототипы ДВС: поршневую группу и
искровое зажигание. Кривошипно-шатунного механизма в конструкции двигателя ещё
не было.
Первый практически пригодный двухтактный газовый ДВС был
сконструирован французским механиком Этьеном Ленуаром в 1860 году. Мощность
составляла 8,8 кВт (11,97 л. с.). Двигатель представлял собой одноцилиндровую
горизонтальную машину двойного действия, работавшую на смеси воздуха и
светильного газа с электрическим искровым зажиганием от постороннего источника.
В конструкции двигателя появился кривошипно-шатунный механизм. КПД двигателя не
превышал 4,65 %. Несмотря на недостатки, двигатель Ленуара получил некоторое
распространение. Использовался как лодочный двигатель.
Познакомившись с двигателем Ленуара, осенью 1860 года
выдающийся немецкий конструктор Николаус Аугуст Отто с братом построили копию
газового двигателя Ленуара и в январе 1861 года подали заявку на патент на
двигатель с жидким топливом на основе газового двигателя Ленуара в Министерство
коммерции Пруссии, но заявка была отклонена. В 1863 году создал двухтактный
атмосферный двигатель внутреннего сгорания. Двигатель имел вертикальное
расположение цилиндра, зажигание открытым пламенем и КПД до 15 %. Вытеснил
двигатель Ленуара.
В 1876 г. Николаус Август Отто построил более совершенный
четырёхтактный газовый двигатель внутреннего сгорания.
В 1884 году Огнеслав Степанович Костович в России
построил первый бензиновый карбюраторный двигатель. Двигатель Костовича был
оппозитным, с горизонтальным размещением направленных встречно цилиндров. В
нём впервые в мире было применено электрическое зажигание. Он был 4-тактным,
8-цилиндровым, с водяным охлаждением. Мощность двигателя составляла 80 л. с.
при массе двигателя 240 кг[4], что существенно превышало показатели двигателя
Г. Даймлера, созданного годом позже. Однако, заявку на свой двигатель Костович
подал только 14 мая 1888 г.[5], а патент получил в 1892 г., т.е. позже, чем Г.
Даймлер и В. Майбах, разрабатывавшие карбюраторный двигатель параллельно и
независимо от О. Костовича.
В 1885 году немецкие инженеры Готтлиб Даймлер и Вильгельм
Майбах разработали лёгкий бензиновый карбюраторный двигатель. Даймлер и Майбах
использовали его для создания первого мотоцикла в 1885, а в 1886 году — на
первом автомобиле.
Немецкий инженер Рудольф Дизель стремился повысить эффективность
двигателя внутреннего сгорания и в 1897 предложил двигатель с воспламенением от
сжатия. На заводе «Людвиг Нобель» Эммануила Людвиговича Нобеля в Петербурге в
1898—1899 Густав Васильевич Тринклер усовершенствовал этот двигатель,
использовав бескомпрессорное распыливание топлива, что позволило применить в
качестве топлива нефть. В результате бескомпрессорный двигатель внутреннего
сгорания высокого сжатия с самовоспламенением стал наиболее экономичным
стационарным тепловым двигателем. В 1899 на заводе «Людвиг Нобель» построили
первый дизель в России и развернули массовое производство дизелей. Этот первый
дизель имел мощность 20 л. с., один цилиндр диаметром 260 мм, ход поршня 410 мм
и частоту вращения 180 об/мин. В Европе дизельный двигатель, усовершенствованный
Густавом Васильевичем Тринклером, получил название «русский дизель» или
«Тринклер-мотор». На всемирной выставке в Париже в 1900 двигатель Дизеля
получил главный приз. В 1902 Коломенский завод купил у Эммануила Людвиговича
Нобеля лицензию на производство дизелей и вскоре наладил массовое производство.
В 1908 году главный инженер Коломенского завода Р. А.
Корейво строит и патентует во Франции двухтактный дизель с
противоположно-движущимися поршнями и двумя коленвалами. Дизели Корейво стали
широко использоваться на теплоходах Коломенского завода. Выпускались они и на
заводах Нобелей.
В 1896 году Чарльз В. Харт и Чарльз Парр разработали
двухцилиндровый бензиновый двигатель. В 1903 году их фирма построила 15
тракторов. Их шеститонный #3 является старейшим трактором с двигателем
внутреннего сгорания в Соединенных Штатах и хранится в Смитсоновском
Национальном музее американской истории в Вашингтоне, округ Колумбия.
Бензиновый двухцилиндровый двигатель имел совершенно ненадёжную систему
зажигания и мощность 30 л. с. на холостом ходу и 18 л. с. под нагрузкой.
Первым практически пригодным трактором с двигателем
внутреннего сгорания был американский трёхколёсный трактор lvel Дэна Элбона
1902 года. Было построено около 500 таких лёгких и мощных машин.
В 1903 году состоялся полёт первого самолёта братьев Орвила
и Уилбура Райт. Двигатель самолёта изготовил механик Чарли Тэйлор. Основные
части двигателя сделали из алюминия. Двигатель Райт-Тэйлора был примитивным
вариантом бензинового инжекторного двигателя.
На первом в мире теплоходе — нефтеналивной барже «Вандал»,
построенной в 1903 году в России на Сормовском заводе для «Товарищества Братьев
Нобель», были установлены три четырёхтактных двигателя Дизеля мощностью по 120
л. с. каждый. В 1904 году был построен теплоход «Сармат».
В 1924 по проекту Якова Модестовича Гаккеля на Балтийском
судостроительном заводе в Ленинграде был создан тепловоз ЮЭ2 (ЩЭЛ1).
Практически одновременно в Германии по заказу СССР и по
проекту профессора Ю. В. Ломоносова по личному указанию В. И. Ленина в 1924
году на немецком заводе Эсслинген (бывш. Кесслер) близ Штутгарта построен
тепловоз Ээл2 (первоначально Юэ001).
Недостатки ДВС
Недостатком двигателя внутреннего сгорания является то, что
он развивает наивысшую мощность только в узком диапазоне оборотов. Поэтому
неотъемлемым атрибутом двигателя внутреннего сгорания является трансмиссия.
Лишь в отдельных случаях (например, в самолётах) можно обойтись без сложной
трансмиссии. Постепенно завоёвывает мир идея гибридного автомобиля, в котором
мотор всегда работает в оптимальном режиме.
Кроме того, двигателю внутреннего сгорания необходимы
система питания (для подачи топлива и воздуха — приготовления топливо-воздушной
смеси), выхлопная система (для отвода выхлопных газов), также не обойтись без
системы смазки (предназначена для уменьшения сил трения в механизмах двигателя,
защиты деталей двигателя от коррозии, а также совместно с системой охлаждения
для поддержания оптимального теплового режима), системы охлаждения (для
поддержания оптимального теплового режима двигателя), система запуска
(применяются способы запуска: электростартерный, с помощью вспомогательного
пускового двигателя, пневматический, с помощью мускульной силы человека),
система зажигания (для воспламенения топливо-воздушной смеси, применяется у
двигателей с принудительным воспламенением).
Текстовое содержимое доступно в соответствии с лицензией Creative Commons Attributions-ShareAlike (CC-BY-SA), http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/.
Источник: Википедия http://ru.wikipedia.org/wiki/Двигатель_внутреннего_сгорания
Комментарии
Отправить комментарий