История развития автомобильного двигателя

В качестве энергетических установок для транспорта наибольшее распространение получили поршневые двигатели внутреннегосгорания.

Особенностью тепловых двигателей этого типа является то, что процесс сгорания топливо-воздушной смеси и преобразование тепловой энергии в механическую происходят непосредственно вцилиндредвигателя.

Положительные свойства двигателей внутреннего сгорания: компактность, высокая экономичность и долговечность, а также возможность использования в них жидкого и газообразного топлива привели к тому, что после появления этих двигателей в начале второй половины XIXв. они вскоре заменили паровую машину.

Первыми двигателями внутреннего сгорания, работавшими на газовом топливе, были двухтактные двигатели Ленуара (1860 г., Франция), Н. Отто и Э. Лангена (1867 г., Германия) и четырехтактный двигатель с предварительным сжатием смеси Н. Отто (1876 г.).

Организация в конце XIXв. промышленной переработки нефти способствовала созданию, а затем и производству двигателей внутреннего сгорания, работающих на жидком топливе: карбюраторные двигатели с искровым зажиганием, калоризаторные двигателии двигателисвоспламенениемотсжатия — дизели.

В России первый двигатель с искровым зажиганием был построен в 1889 г. по проекту инженера И. С. Костовича. В 1899 г. на заводе Э. Нобеля в Петербурге (ныне завод «Русский дизель») был построен промышленный образец высокоэкономичного двигателя с воспламенением от сжатия. Этот двигатель в отличие от двигателя, построенного немецким инженером Р. Дизелем (1897 г.) и работавшего на керосине, мог работать на природной (сырой) нефти и ее погонах. В течение короткого времени конструкция этого двигателя, названного дизелем, была значительно усовершенствована ион сталширокоприменятьсявэнергетических стационарных установках, на судах и т. п. В настоящее время дизели применяются на тепловозах, тракторах, автомобилях средней и большой грузоподъемности и на других транспортных машинах.

На автомобильном транспорте широкое применение получили карбюраторные двигатели. Они устанавливаются на всех легковых автомобилях и на грузовых автомобилях малой и средней груз опо дъемности.

В нашей стране после Великой Октябрьской социалистической революции, особенно в период первых пятилеток, стало быстро развиваться производство двигателей внутреннего сгорания различного назначения, в том числе и автомобильных. Автомобильные карбюраторные двигатели и дизели непрерывно совершенствуются. Модернизируются старые конструкции двигателей и ставятся на производство новые, имеющие большую экономичность и надежность при меньшей массе, приходящейся на единицу мощности.

Успешное развитие двигателей внутреннего сгорания, создание опытных конструкций и промышленных образцов в значительной мере связаны с исследованиями и разработкой теории рабочих процессов. В 1906 г. профессор Московского высшего технического училища В. И. Гриневецкий впервые разработал метод теплового расчета двигателя. Этот метод в дальнейшем был развит и дополнен чл.-корр. АН СССР Н. Р. Брилингом, проф. Е. К. Мазингом, акад. Б. С. Стечкиным и др.

Анализ развития энергетических установок для автомобильного транспорта показывает, что в настоящее время двигатель внутреннего сгорания является основным силовым агрегатом и еще возможно его дальнейшее совершенствование.

Источник статьи: http://maestria.ru/vvedenie/kratkaya-istoriya-razvitiya-dvigateley.html

История развития бензиновых двигателей внутреннего сгорания

Эволюция двигателей- как было тогда, и как есть сейчас

Несмотря на то, что первые двигатели внутреннего сгорания были сконструированы более 140 лет назад, у современных автомобильных моторов по-прежнему чрезвычайно много общего с теми первыми агрегатами, которые по своему принципу действия напоминают миниатюрные электростанции.

Как известно, топливом для первого двигателя был газ, воспламеняющийся в специальной камере внутреннего сгорания. Как и тогда, в сегодняшних моторах пары бензина, предварительно смешанные с воздухом, поджигаются в камере внутреннего сгорания при помощи искры. Таким образом очевидно, что основной принцип автомобильного двигателя остался неизменным. А вот что касается энергоэффективности и экологичности современных моторов, то они в значительной степени эволюционировали, став более дружелюбными и безопасными для окружающей среды при существенном росте эффективности.

Карбюратор и инжектор

Одним из ключевых элементов в конструкции бензиновых моторов до последнего времени являлся карбюратор. Подобное техническое решение для автомобильных моторов можно встретить еще и сегодня, заглянув под капот некоторых отечественных машин, сконструированных в ХХ веке.

Как показали исследования, модернизация карбюратора, являющегося устройством, необходимым для качественного и правильного смешивания топлива и воздуха, зашла в тупик.

Кроме того, карбюраторные моторы являются весьма не экологичными, что в свете тезисов о защите окружающей среды стало дополнительным стимулом отказа от карбюраторов. Стоит отметить, что долгое время работа двигателя внутреннего сгорания предполагала смазку трущихся внутренних частей мотора посредством добавления моторного масла непосредственно в бензин. Здесь было чрезвычайно важно соблюсти оптимальные пропорции, позволяющие обеспечивать необходимый эффект смазки, вместе с тем допуская минимальное количество нагара, образующегося после выгорания топливной смеси, сдобренной моторным маслом. Нарушение технологии смешивания бензина и масла влекло за собой появление густого сизого дыма позади даже вполне исправной машины.

Первые моторы, оснащаемые системой топливного впрыска, увидели свет в конце ХIХ столетии. В то время, на заре прошлого века, когда подавляющее количество автомобилестроителей работали над усовершенствованием карбюратора, один из немецких инженеров впервые получил патент на систему впрыска топлива в камеру сгорания автомобильного цилиндра. Однако надежность и практическая безотказность карбюраторных моторов не дала возможности бурному развитию инжекторных моторов, ввиду чего говорить о первых серьезных попытках конструкторов двигателей запустить систему топливного впрыска в серийное производство стало возможным лишь применительно к периоду начала Первой мировой войны. Но именно немецкие военные самолеты стали первыми серийными аппаратами, на чьих моторах карбюраторы уступили место впрыску. А вот советская, английская и американская авиация получила на вооружение самолеты с инжекторными моторами лишь к концу войны. Правда, тогда это была система механического топливного впрыска, по своей эффективности мало чем напоминающая современные электронные системы.

В отличие от карбюраторных моторов, двигатели, оснащенные системой топливного впрыска, отличались большей мощностью и тягой благодаря тому, что для каждого цикла сгорания количество и состав смеси были точно отмерены.

Что касается автомобилестроения, то здесь, несмотря на меньшую эффективность карбюратора, карбюраторные моторы оставались практически безальтернативными еще очень долгое время.

Рециркуляция выхлопных газов

Может показаться, что усовершенствование автомобильных двигателей происходило недостаточно быстро, однако этот вывод преждевременен и не справедлив. Одной из первых деталей, играющих ключевую роль в работе мотора, стал клапан рециркуляции отработанных газов. Система рециркуляции выхлопа является неотъемлемой частью силовых агрегатов подавляющего числа современных автомобилей. Эта система позволяет максимально эффективно задействовать топливо, сжигая его в камерах цилиндров с наибольшим эффектом. Благодаря процессу рециркуляции продуктов сгорания топлива отработанные газы вновь поступают в двигатель, где опять участвуют в процессе воспламенения и сгорания топливной смеси. Таким образом достигается не только более полное сжигание бензина, но и уменьшается количество вредных выбросов, образующихся в результате работы двигателя внутреннего сгорания.

Стоит отметить, что в современных моторах клапан рециркуляции отработанных газов позволяет сэкономить до 25% топлива, не сгоревшего при первоначальном воспламенении рабочей смеси, которое в отсутствии системы рециркуляции попросту вылетело бы в атмосферу. Таким образом, появившись впервые в середине прошлого века, система рециркуляции выхлопных газов стала обязательной частью для выпускаемых ныне моторов.

Система электронного зажигания

Другим важным шагом в процессе эволюции автомобильных моторов можно назвать разработку и применение электроники в системе зажигания. Довольно продолжительное время система зажигания автомобильного двигателя имела контактную конструкцию. Однако при такой конструкции мотора от правильно выставленного опережения зажигания в полной мере зависела эффективность работы всего агрегата.

Электроника, пришедшая на смену контактному зажиганию, позволила точно выверять момент воспламенения топливной смеси, исключив ее преждевременное возгорание относительно хода поршня. Впрочем, весьма продолжительное время электронное зажигание применялось только для некоторых карбюраторных моторов будучи своеобразной опцией для дорогих моделей машин, предназначенной для повышения отдачи двигателя. Но поскольку используемые устройства требовали сложных настроек и специального оборудования, электронные системы зажигания долгое время оставались редкостью, тогда как подавляющее число автомобилистов продолжали сжигать миллионы тонн топлива ввиду неэффективной работы карбюраторных моторов, оснащаемых морально-устаревшей системой зажигания контактного типа.

Применение обедненной топливной смеси

Вариантом повышения эффективности бензиновых двигателей стал переход некоторых разработчиков на использование обедненной топливной смеси. Инженерами было изменено привычное соотношение топливной смеси. По такой технологии во второй половине 70-х годов стали строить свои моторы инженеры Honda, Mitsubishi, Nissan, а также некоторых других производителей. Но поскольку моторы, разработанные под применение обедненной смеси, требовали установки сложнейших и дорогостоящих каталитических нейтрализаторов, подобные агрегаты не прижились и уже к началу 90-х годов практически полностью перестали производиться.

Электронный топливный впрыск

Пожалуй, наиболее серьезным шагом в процессе эволюции автомобильных моторов является разработка системы электронного топливного впрыска. По сравнению с механическими аналогами, электронные системы позволяли гораздо точнее контролировать количество смеси, подаваемой в камеру сгорания. Первоначальные технологии предусматривали одноточечную конструкцию электронного впрыска, на смену которой пришли системы многоточечного и даже многопортового впрыска. Впрочем, многопортовый впрыск сегодня практически не используется ввиду сложности и дороговизны конструкции.

Сегодня в конструкции инжекторных моторов повсеместно применяются датчики кислорода, именуемые лямбда-зондами. Такие датчики устанавливаются в системе выпуска отработанных газов, выполняя функцию контроля эффективности сгорания топлива в каждом цикле. Многие автомобили располагают двумя и более кислородными датчиками, устанавливаемыми до и после каталитического нейтрализатора. При всех плюсах, лямбда-зонды обладают существенным недостатком, особенно заметным в российских условиях эксплуатации автомобилей. Эти устройства чрезвычайно чувствительны к качеству топлива и при использовании некачественного бензина могут выйти из строя уже после нескольких тысяч пробега.

Помимо двигателей, работающих по принципу цикла Отто, в мире современного автомобилестроения находят применение и другие технологии. Так, в качестве альтернативы можно назвать моторы, работающие по принципу цикла Аткинсона. Правда, такие двигатели не столь распространены ввиду меньшей мощности при прочих равных характеристика. Как правило, бензиновые двигатели, работающие по циклу Аткинсона, используются в гибридных силовых установках.

Сегодня, как и сто лет назад, конструкторы продолжают трудиться над повышением эффективности автомобильных двигателей. Так, уже возможно совсем скоро в свечах зажигания будут использоваться лазерные технологии, а для изготовления дроссельной заслонки будут применяться альтернативные материалы.

Понравилась статья? Подпишитесь на канал, чтобы быть в курсе самых интересных материалов

Источник статьи: http://4kolesa.mirtesen.ru/blog/43107341105/Istoriya-razvitiya-benzinovyih-dvigateley-vnutrennego-sgoraniya

История развития автомобиля: ранние годы

Автомобиль величайшее изобретение, навсегда изменившее человечество. История развития автомобиля тесно связана с великими изобретателями и инженерами. Но в отличие от других крупных изобретений, оригинальная идея автомобиля не может быть приписана одному человеку. Над ней работали множество людей из разных стран мира. В этой статье речь пойдет о начальном этапе развития автомобиля (в привычном нам понимании).

Первый двигатель внутреннего сгорания

Для того чтобы рассказать историю развития автомобиля, надо начать с двигателя внутреннего сгорания (ДВС). Именно он является ключевым элементом любого автомобиля. ДВС служит для преобразования энергии сгорания топлива в механическую работу. В качестве топлива обычно используется бензин или дизельное топливо. Итак, краткая история ДВС по годам:

1807 — Франсуа Исаак де Ривас из Швейцарии разработал и собрал первый в мире двигатель внутреннего сгорания. Этот поршневой двигатель работал на водороде и имел искровое зажигание. В том же году, изобретатель установил свой мотор на карету, таким образом первый примитивный автомобиль был создан еще в начале 19-го века.

1824 — инженер Сэмюэль Браун адаптировал паровой двигатель Ньюкомена под работу на водороде. Между тем, его двигатель имел водяное охлаждение и мощность около 4 л.с.

1858 — изобретатель из Франции Ленуар Этьен собрал ДВС с искровым зажиганием, который работал на угольном газе. В отличие от предшественников, французу удалось сделать свою разработку коммерчески успешной. Его двигатель мощность 12 л.с. использовался в промышленности, а также как лодочный двигатель.

1862 — француз Альфонс Бо де Роша запатентовал, но не построил четырехтактный ДВС.

1876 — Николаус Август Отто изобрел, а затем запатентовал успешный четырехтактный двигатель. Этот мотор был экономичнее и мощнее предшественников. Между тем, изобретение Отто стало исторически значимым. Именно его конструкция легла в основу всех последующих ДВС на жидком топливе.

1885 — Готлиб Даймлер сконструировал бензиновый двигатель в привычном для нас понимании. Этот агрегат имел вертикальное расположение цилиндра и карбюратор. Установка последнего совершило революцию в двигателестроении. Достаточно экономичный и компактный карбюраторный ДВС как нельзя лучше подходил для самоходных транспортных средств.

Первый автомобиль

В 1885 году немецкий изобретатель Карл Бенц в своем гараже создал автомобиль под названием Motorwagen. Спустя год он получил на него патент. Официально Моторваген считается первым автомобилем с двигателем внутреннего сгорания, хотя споры по этому поводу не утихают до сих пор. Тем не менее, автомобиль Бенца внес значительный вклад в популяризацию автомобилей. Motorwagen стал первым транспортным средством надежность которого находилась на удовлетворительном уровне, а для управления им не требовалось особых навыков.

Первые автопроизводители

После появления коляски Бенца, многим предпринимателям из Европы стало понятно, что производство автомобилей это новый и перспективный вид бизнеса. Так в 1886 году, два бизнесмена из Франции Рене Панар и Эмиль Левассор основали компанию Panhard & Levassor. Партнеры решили начать производство и продажу автомобилей, для чего приобрели патент на бензиновый двигатель конструкции Даймлера. В 1890 году Левассор начинает проектирование первого автомобиля, постоянно экспериментируя с расположением силового агрегата. В результате спустя год появляется автомобиль с передним расположением двигателя и задним приводом. Такая компоновка получила название Systeme Panhard, и она стала стандартом на многие десятилетия вперед.

Тем временем, в 1891 году Панар и Левассор поделились лицензией со своим соотечественником Арманом Пежо, что послужило началом истории марки Peugeot.

История развития автомобиля — массовое производство

Благоприятная экономическая ситуация в США дала возможность все большему количеству людей приобрести автомобиль. Но медленная и дорогая ручная сборка эксклюзивных, штучных моделей не позволяла удовлетворить спрос. Как следствие необходим был быстрый и качественный способ сборки автомобилей. И он был найден.

Oldsmobile Curved Dash — первый массовый автомобиль изготовленный в США. Он был разработан компанией Oldsmobile в 1901 году. Для его ускоренной сборки, на заводе был организован конвейер. Более того, Curved Dash был стандартизирован, то есть все его детали были унифицированы в рамках модельного ряда. Всего до 1907 года было собрано 19 тысяч автомобилей.

Между тем, наиболее важным этапом в истории развития автомобилей можно считать конвейер Генри Форда. Использовав за основу идею компании Oldsmobil, Форд изготовил собственный конвейер и оптимизировал производственный процесс. Таким образом, Ford T (первый автомобиль компании изготовленный конвейерным способом), собирался за 2 часа, а его стоимость не превышала 850 $.

Ford Model T навсегда изменил автомобильную индустрию. С его выходом автомобиль стал по-настоящему массовым и доступным транспортным средством.

История развития автомобиля — итоги первой волны

Методы массового производства Форда были быстро приняты и на других американских компаниях (европейские производители не использовали конвейерную сборку вплоть до 1930-х годов). Таким образом если к 1913 году в мире ежегодно выпускалось около 500 тыс. автомобилей, то всего через 10 лет производство автомобилей увеличилось в 8 раз, до 4,9 млн. единиц в год.

Автомобиль постоянно развивался в сторону улучшения технических характеристик, комфорта и безопасности. Не останавливается этот процесс и сегодня, а значит история развития автомобиля продолжается.

Источник статьи: http://autohs.ru/avtomobili/legkovye/istoriya-razvitiya-avtomobilya-rannie-gody.html