Содержание
Кто создал первый автомобиль с бензиновым двигателем. Какими были самые первые автомобили в мире
Сегодня автомобиль – это устройство, которое используется большинством населения планеты Земля ежедневно. Даже если у кого-то нет личного транспорта, уж общественный транспорт используется такими людьми точно.
А были времена, когда ни одного автомобиля на планете не было. О подобных технических устройствах могли думать и писать, разве что, фантасты в своих романах. Когда же появился первый автомобиль на Земле? Кто изобрел автомобиль в его современном понимании? Попробуем найти ответы на заданные вопросы.
Кто и когда создал первый автомобиль?
На самом деле, как и в ситуации с большинством изобретений человечества, сложно ответить, кто именно является создателем первого автомобиля. Было много разработок, многие ученые умы изобретали что-то похожее на авто. Разработки велись параллельно. Кто-то был более предприимчивым и заявил о себе, как о изобретателе авто, а кто-то смирился с самозахватом славы.
Да и что именно называть автомобилем? Использовать современное определение? Учитывать ли самоходные аппараты на паровом двигателе, или же нужно обязательным признаком считать наличие двигателя внутреннего сгорания в устройстве?
Наверное, на эти вопросы каждый должен ответить сам. Тем не менее, стоит углубиться в истории и проследить, каким образом общество пришло к использованию автомобилей, хотя бы самых первых, массово поставленных на поток.
Истоки
Леонтий Шамшуренков – это имя мало кому что-либо говорит. А между тем, крестьянин Шамшуренков одним из первых создал самоходный аппарат, который многие считают прообразом автомобиля.
Самобеглая коляска развивала скорость до 15 километров в час и даже имела прообраз одометра – прибора измеряющего пробег.
Конечно же, в вопросе изобретения автомобиля не обошлось без участия Ивана Кулибина. Его 3-х колесная самокатка разъезжала по улицам столицы России со скоростью 16,2 километров в час. В этом устройстве уже были элементы, которые используются и в современных автомобилях. Например, коробка передач, тормоз и другие.
Большой вклад в разработку автомобиля внес инженер Карл Бенц, которого многие и называют изобретателем современного автомобиля.
Паровые автомобили
Сейчас Китай является государство – которое максимально наращивает темпы роста автомобильной промышленности. А между тем, можно выдвинуть версию о том, что именно в Китае появился первый автомобиль. Если признавать автомобилем устройство на паровом двигателе.
В 1672 году Ф. Вербист разработал и подарил китайскому императору игрушку, которая была оснащена паровым двигателем. Устройство, из-за своих небольших размеров, не могло перевозить водителя и пассажиров. Но, вероятно, это был первый прообраз больших паровых транспортных средств.
В 1770-1771 годах француз Куньо (Кюньо) разработал паровой тягач для артиллерийских орудий. Но тогдашние власти страны посчитали развитие проекта бесперспективным. Проект Кюньо не получил развития.
В конце 18 – начале 19 века в Англии многие инженеры активно занимались вопросом самоходных паровых машин. На уже имеющихся машинах улучшали трансмиссию, рулевое управление и пытались решить многие другие проблемы, возникавшие в процессе эксплуатации.
Но развитие прекратилось, как и во Франции, благодаря руководству страны. Законодательно было запрещено разъезжать на таких машинах «по дорогам общего пользования». Впереди самоходного аппарата обязательно должен был идти человек с красным флагом, которым человек должен был размахивать, а еще дудеть в дудку.
Кто ж и инженеров согласится работать в условиях такого «цирка»?
Здесь снова стоит упомянуть Кулибина, который не смог добиться государственной поддержки своего трехколесного изобретения.
Только в свободных Штатах увидели потенциал в изобретении местного «Кулибина» — Оливера Эванса. В 1789 году он получил патент на свое изобретение и начал заниматься доработками своего самоходного транспорта. Стоит отметить, что машина Эванса была «амфибией» — могла передвигаться как по суше, так и по воде.
Электрические автомобили
19-й век стал веком электрических машин. Первопроходцем в этой области стал венгр Аньош. Он изобрел маленькую модель аппарата, который перемещался, используя электрическую энергию. «Модельками» занимался и кузнец из штата Вермонт по фамилии Дэвенпорт. А шотландец Андерсон использовал электричество в своей полноразмерной самоходной карете на неперезаряжаемых гальванических элементах.
Шотландский электромобиль Андерсона
Автомобили на двигателях внутреннего сгорания
Ранние попытки изготовления двигателей внутреннего сгорания были малоуспешны, так как не было подходящего топлива. Многие изобретатели экспериментировали с различными типами топлива. И лишь в 1870 году австро-венгерец Маркус испытал на своей тележке бензиновый двигатель. Позже Маркусом была изобретена система зажигания, а также карбюратор.
Как уже было отмечено, параллельно свои разработки вели разные изобретатели. Так Карл Бенц в 1885 году сконструировал свой первый автомобиль с бензиновым двигателем и запатентовал его. А в 1888 году его жена – Берта Бенц, осуществила первую междугороднюю поезду от Мангейма до Пфорсгейма.
В 1889 году Даймлер и Майбах сконструировали свой первый автомобиль. Примечательно, что свой аппарат они позиционировали именно, как автомобиль, а не как безлошадную повозку.
В английском Бирмингеме Ланчестер некоторым временем позднее создал свой первый бензиновый автомобиль.
Первое серийное производство
В 1888 году Карл Бенц организовал первое серийное производство автомобилей. За время, составляющее чуть меньше четверти века, планету накрыл автомобильный бум. Похоже, что всеми конструкторами велась активная работа по подготовке к выпуску автомобиля. Но Бенц успел первым.
Учитывая тот факт, что этот конструктор внес один из самых больших вкладов в автомобилестроение, справедливо бы было присудить ему пальму первенства и звание «конструктор первого автомобиля в мире».
Первый автомобиль Бенца — модель до нашего времени не сохранилась
Машина была трехколесной, имела двигатель объемом 1,7 литра, управлялась Т-образным рулем. Не идеал, конечно, но для «первого блина» очень даже неплохо. Не комом..
Первые самоходные кареты работали на паровом двигателе. Они были изобретены в XVIII веке. Такие телеги могли перевозить небольшое количество людей и развиваться совсем маленькую скорость, при этом были слишком шумные, и от них было очень много дыма.
В России такую разработку представил Иван Кулибин в 1791 г. Это была самодвижущаяся коляска с паровым двигателем, педалями, коробкой передач и моховиком. Это изобретение имело три колеса. Но это новшество не было поддержано правительством, и изобретение не получило своего распространения.
Таким образом, поняв, что с паровым двигателем особых успехов в автомобилестроении не будет, изобретатели стали использовать электроэнергию. Первый электрический мотор в 1828 году изобрел ученый из Венгрии.
Первым автомобилем в современном понимании, то есть работающем на бензине, стал трехколесный агрегат инженеров из Германии Карла Бенца и Готлиба Даймлера, которые изобрели двигатель внутреннего сгорания в 1886 году. Их автомобиль не только получил заслуженное признание, но и вышел в массовое производство в 1890 году.
По внешнему виду он напоминал изобретение Шамшуренкова и Кулибина, имел двигатель на 1,7 литра и вес 230 кг. Маховик, как и двигатель, располагался горизонтально. Отличительной чертой было охлаждение двигателя водой, а также использование впускного клапана с механическим приводом и электрического зажигания. Это вывело автомобилестроение на новый уровень.
В 1893 году мир увидел автомобили «Benz», которые отличались доступностью и простотой, они были основаны на предыдущей конструкции, но были уже четырехколесными, тем не менее, технические характеристики оставались прежними.
История отечественного автомобиля началась в Чикаго, на выставке в 1893 году, где и был представлен «Benz». Именно там и встретились Евгений Александрович Яковлев и Петр Александрович Фрезе. Вместе они решили изобрести собственный прототип машины с двигателем внутреннего сгорания. Таким образом, в 1896 году российские жители увидели первый отечественный серийный автомобиль. Это изобретение было похожим на машину Бенца и по характеристикам и по внешнему виду, тем не менее, оно не являлось копией немецкого агрегата, а было собственной разработкой.
В это время Даймлер продолжал совершенствовать свои изобретения. В 1895 году он вместе с компаньоном выпустил «Daimler», который стал его первым собственным автомобилем. В 1889 году на свет появилась машина, способная развивать уже 80 км/ч, а после нее вышла в производство популярная и ныне марка Mercedes. С того момента началось еще большее развитие автомобильных технологий и новшеств в этой сфере, которые продолжают совершенствоваться до сих пор.
Современная операционная система Windows 7 предоставляет широкие возможности для настройки безопасности системы и аудита происходящих в системе изменений. Все файлы и папки, находящиеся на разделах, имеют установленную политику доступа. Чтобы посмотреть, кто является владельцем папки, зайдите в ее свойства.
Откройте в «Моем компьютере» местонахождение интересующей вас папки. Кликните правой кнопкой мыши по рисунку папки, а затем по нижнему пункту «Свойства». Откроется окно информации о выбранной папке. Зайдите на вкладку безопасность, а затем щелкните мышью по кнопке «Дополнительно», чтобы перейти в расширенные настройки. Обратите внимание на вкладку «Владелец» открывшегося окна.
В поле «Текущий владелец» будет указано имя и группа владельца выбранной папки. Указание имени и группы производится через знак слэша. Также предлагает возможность изменить владельца данной папки на другого пользователя компьютера. Чтобы изменить владельца выбранной папки, выберите пользователя из предложенного списка или добавьте другого. Для этого кликните по кнопке «Изменить» и затем «Другие пользователи и группы». Найдите нужного пользователя с помощью встроенной опции поиска, а затем добавьте к списку.
Стоит заметить, что владелец папки не всегда является ее создателем. Владельцем автоматически становится тот пользователь, который был авторизован в момент создания папки. Однако, некоторые папки и файлы возникают под влиянием системы или вирусов. Для отслеживания действий процессов нужно устанавливать программу мониторинга системы. Также можно установить специальное программное обеспечение, которое в режиме реального времени записывает все действия на компьютере.
Вы посмотрите время создания папки и сравните с записями программы. Одной из таких утилит является Expert. Найти можете на сайте soft.ru. Установите в локальный диск операционной системы. Запустите программу и установите пароль на запуск. Далее просто выключайте компьютер. Если вам нужно просмотреть, какие папки и кем были созданы на компьютере, откройте программу, введите пароль и просматривайте записанные скриншоты.
Первые российские автомобили, собранные изобретателями в 80-х годах 19 века, так, к сожалению, и не были выпущены в серийное производство, оставаясь забавной игрушкой для городских жителей. Но уже в начале 20 века был открыт первый автомобильный завод в России.
Автомобили Российской Империи
Из истории широко известно, что первые машины на бензиновом двигатели появились в Российской империи еще в 1896 году. Изобретатели Е.Яковлев и Г. Фрезе, много работавшие над созданием бензинового и дизельного двигателей, создали свой автомобиль на основе схем и чертежей западных инженеров и даже с успехом выставляли его на международных технических выставках. Разработка и производство находились в Нижнем Новгороде, а двигатели приходили из Санкт-Петербурга. К сожалению, автомобиль Фрезе-Яковлева не стал прототипом серии, оставшись своего рода игрушкой для любителей технических новинок.
С 1910 до 1914 завод «Руссо-Балт», базировавшийся в Риге и других городах теперешней Латвии, собрал больше 200 автомобилей (в том числе, пожарных машин), на базе западных разработок (бельгийская марка Fondu). Автомобили конкурировали по цене и качеству с американскими («Форд») и европейскими моделями, но основные закупки машин шли всё же из Европы.
Одним из самобытных российских заводов, выпускающих автомобили, был завод И.П.Пузырева. Наиболее известными остались модели «28-35» и «А28-40»: мощность двигателя этих машин уже достигала 40 л.с., кузов приобрел почти современный вид, дорожный просвет составлял 320 мм. Скорость этих автомобилей составляла до 80 км/ч. К сожалению, владелец завода и основный генератор идей — И.П.Пузырев умер в 1915 году, после чего завод сосредоточился на обслуживании автомобилей и производстве деталей.
После революции в Советском союзе еще долго не было своего автомобильного производства. Первые советские автомобили также делались на «Руссо-Балте», хотя завод теперь располагался в Москве. Автомобили отличались высоким качеством, надежностью и приспособленностью к российским дорогам и климату, но выпускались крайне ограниченным числом. Нормальное массовое производство началось в начале 30-х годов, когда Горьковский автозавод начал выпускать знаменитых «газиков» — ГАЗ-А и грузовых ГАЗ-АА, прототипами которых являлись модели «Форда».
До начала сороковых появились и автомобили индивидуального пользования, известные сейчас только любителям ретро-автомобилей «Кимы», в том числе самый популярный «Ким-10». И, наконец, сразу после окончания Великой Отечественной войны, Советский союз одновременно начал выпускать «Победу» (ГАЗ-М-20) и первые модели «Москвича» — полностью по проектам советских инженеров.
Сначала давайте выясним, что такое автомобиль. В переводе с греческого «аутос»- сам и «мобилис»- подвижный. В европейских языках стали использовать слово «авто-мобильный», что в переводе на русский означало «подвижный». Теперь давайте посмотрим, кто изобрел автомобиль, кого надо благодарить за это незаменимое чудо!
Первые автомобили:
Кто изобрёл первый автомобиль? Самые ранние чертежи автомобиля, а точнее самодвижущегося устройства принадлежат небезызвестному Леонардо Да Винчи. В 1490 году он сконструировал тележку с пружинным двигателем. Но как и многие другие разработки Да Винчи, автомобиль остался незамеченным. Следующим, кто решил создать, самодвижущуюся повозку, был француз Жозеф Кюньо. В 1770 он построил трёхколёсный экипаж с паровым двигателем для перевозки артиллерийских орудий. Данное изобретение считают «дедушкой» всех автомобилей, а также паровозов. Но как и изобретение Леонардо Да Винчи, паровая машина Жозефа Кюнью не получила широкого распространения. Спустя 19 лет американский изобретатель Оливер Эванс изобрёл четырёхколёсный экипаж, который весил около 19 тонн, а спустя ещё 2 года русский учёный Иван Кулибин построил повозку, которая приводилась в действие при помощи махового колеса. Чтобы автомобиль поехал, водителю нужно было раскручивать маховое колесо, что выделяло изобретение нашего соотечественника от изобретений других учёных, это то, что данная повозка уже имела тормоз, подшипники качения и коробку скоростей.
Кто первым изобрёл автомобиль, работающий на бензине
Первый в мире бензиновый двигатель появился в 1883 году, его изобрёл Готлиб Даймлер. Но кто первый изобрёл автомобиль? Спустя несколько лет изобретатель Карл Бенц первым в мире построил трёхколёсный автомобиль, который был оснащён бензиновым двигателем. Именно Карл Бенц выполнил все 4 условия, что бы стать полноправным обладателем звания » создатель первого в мире автомобиля». Вот эти 4 условия:
- Разработка конструкции автомобиля.
- Оформление патента.
- Постройка образца и испытания его на публике.
- Организация производства.
Благодаря всем этим условиям Бенц официально считается изобретателем автомобиля, однако Готлиб Даймлер первым придумал бензиновый двигатель. Но это не помешало двум изобретателям создать совместную фирму и выпускать автомобили, которые стали называться в честь дочери Даймлера — Мерседес.
История началась более 120 лет назад. Был создан немецкими исследователями Готлибом Даймлером и Карлом Бенц первый двигатель внутреннего сгорания. Это был прорыв в создании первого агрегата. С этого времени началась эпоха машиностроения.
Первые изобретения устройств на паровом двигателе начали появляться еще в 17 веке. Они были наподобие экипажей. Двигались они, так скажем не быстро, издавали сильный шум, а также выпускали много дыма.
Например, есть данные, что бельгийский священник-изобретатель Фердинанд Фебрист в 1672 году создал модель на паровом ходу, как игрушку для китайского императора. Экземпляр был небольших размеров, и не мог перевозить даже водителя, но мог развить скорость до 25 километров в час. Возможно, это и была первая модель транспорта для перевозки людей в будущем.
«паровые телеги»
Первые паровые кареты начали изобретать уже в 18 веке.
В 1769 году француз Николя-Жозеф Кюньо представил свое изобретение, как его назвали в журнале «Астрономия Европы» — «паровой телеги». Размер «телеги» был60 сантиметров, работала на пару, скорость максимальную развивала3,6 километрав час, запас топлива был всего на 15 минут передвижения. Предполагалось использовать это устройство в виде тягача орудий, но изобретение не прижилось.
В 1791 году в России Иван Кулибин представил публике свою разработку карету, у которой был паровой двигатель и педали, а также автомобиль имел коробку передач, подшипники, тормоза, маховик, три колеса. Но его энтузиазм и разработки правительство не поддержало, поэтому дальнейшие разработки не получили продолжения в то время.
В конце 90-х годов 18 века американский исследователь Эванc построил паровую повозку, она получила название «Орактур Амфибилоc». Позволяла путешествовать и по земле и по воде. Этому изобретателю был выдан первый патент на автомобиль.
В начале уже 19 века в Лондоне появился первый экипаж, способный перевозить 10 человек
Уже в 1832 году появился первый паровой самоход на 50 человек, перевозящий пассажиров из Бирмингема в Лондон и обратно. Скорость передвижения была16 километровв час.
В 1854 году итальянский военный изобретатель собрал три дилижанса работающих на пару.
В России снова появились разработки паромашин уже в 19 веке. Так в 1860 году Амоc Черепанов, который являлся племянником одного из конструкторов паровоза, создал тягач. Это самоходное устройство прозвали «паровой слон» и оно проработало несколько лет.
электромобили
Поняв, что на паровых двигателях развитие автомобиля будет не возможно, ученые перешли на развитие двигателей работающих на электроэнергии.
В 1828 году Йедлик Аньош из Венгрии изобрел первый электромотор для своей миниатюрной модели автомобиля.
Также в 1834 году в США изобретатель Вермонт Томас Дэвенпорт создал первый электрический мотор, работающего от постоянного тока. Опять же электродвигатель был предназначен для небольшой модели автомобиля. Скорость модели была3 километрав час.
В 1837 году в Англии Роберт Дэвидсон запустил первый электрический экипаж, его скорость была6 километровв час. Источник тока в этом техническом устройстве был гальванический аккумулятор.
В 1840 году в Англии был выдан патент на использование рельсов в качестве проводника тока. В Америке подобные патенты были выданы чуть позже в 1847 году.
Англичанин Андерсон в 1839 году создал карету, работающую на электродвигателе, гальванические элементы были одноразового типа.
автомобили современного вида
Принято считать – 1885 год, годом создания первого бензинного двигателя. Название тогда он получил «Моторваген». Изобрели его два немецких инженера Бенц и Даймлер. Их автомобиль был трехколесным, его вес был 230 килограмм и мог разогнаться до 16 километров в час. Двигатель был с одним цилиндром, мощность его составляла 0,85 лошадиные силы. На этот изобретение под названием «экипаж с приводом от газового двигателя», Бенцом получен патент в Германии в 1886 году. А другой немецкий инженер Даймлер добавил в конный экипаж двигатель внутреннего сгорания. Эти два конструктора и считаются основателями создания двигателя внутреннего сгорания.
В России по сведениям историков первая машина с двигателем внутреннего сгорания построена в 1896 году Яковлевым и Фрезе. Этот автомобиль был представлен на промышленной выставке в Нижнем Новгороде. Выглядел он, в виде двухместного фаэтона, двигатель располагался сзади, мощность его была 2 лошадиные силы. Максимальная скорость была31 километрв час, бака хватало, чтоб проехать около200 километровпути.
Так же есть исторические данные, что уже в 1882 году был построен первый автомобиль с двигателем внутреннего сгорания Путиловым и Хлобовым в Санкт-Петербурге. Автомобиль был четырехколесным, для двух пассажиров с открытым верхом.
В 1891 году в России появился первый иностранный автомобиль. Его привез из Марселя Навроцкий, владелец газеты «Одесский листок». Марка автомобиля по различным историческим записям упоминается и «Панар-Левассор», и «Бенц-Вело», точной информации нет.
В 1894 году в Москве появился первый иностранный автомобиль, это был «Бенц-Вело», мощность двигателя которого 1,5 лошадиные силы. Владелец был богатый купец. При первом же появлении автомобиля на улицах столицы, при неумелом управлении водителя, случилась неприятная ситуация. Лошади, запряженные в коляски, испугались и опрокинули повозки. После этого инцидента, хозяину было запрещено ездить по дорогам города.
В 1895 году появился первый иностранный автомобиль и в Санкт-Петербурге. Владельцем его был архитектор Жиргалев. Обошелся ему этот автомобиль в 4 тысячи рублей. Автомобиль марки «МоторВаген» был четырехместный, весил850 килограмм, максимальная скорость его была27 километровв час. Полного бака хватало на шести часовую поездку.
Самым первым в 1769 году был француз Кюньо, назвавшим словом «Автомобиль» свое изобретение — паровой повозки.
В Париже в национальном музее искусств и ремесел с 1800 года храниться модель первого экипажа.
Понятие «автомобиль» в мире закрепилось после 1894 года после прохождения во Франции первых международных автомобильных гонок. До этого времени, было принято использовалось такое понятие, как «вуатюр отомобиль», что в переводе дословно означает «повозка самодвижущаяся».
Автомобильная история за небольшой промежуток времени, всего около 100 лет, показала, что она очень яркая и быстротечная, и нам остается только воображать, как будет выглядеть автомобиль через 100 лет, фотографию фантазию можно увидеть на этой картинке.
Как известно, в истории многое зачастую приходится на волю случая, замысловатая цепочка событий запросто может привести к совершенно неожиданным последствиям. История создания первого автомобиля в мире — не исключение, однако начнем по-порядку.
Как правило, слава создателя автомобиля приписывается одному человеку (кому именно — чуть позже), однако разработки этого изобретения велись многие десятки, а то и сотни лет.
Так, например, первые чертежи автомобиля принадлежат самому Леонардо да Винчи. В его конструкции применен пружинный привод, в эпоху Возрождения в ряде европейских стран подобные повозки участвовали в праздниках и парадах. В 2004 году группа экспертов музея науки Флоренции сумела восстановить автомобиль по чертежам Леонардо, тем самым доказав правильность его идей.
Русский механик Ползунов И.И. в 1765 году первым построил паровую автоматическую машину, а в 1769 на её основе была сконструирована повозка. Автором её стал французский изобретатель Никола Кюньо. Повозка предназначалась для перевозки артиллерии, и по размерам и весу могла запросто поспорить с современными грузовиками. Только лишь вода и топливо, необходимые для её движения, весили около тонны. Скорость движения такого экипажа не превышала 4 км/ч.
Над проектом автомобиля работал, в частности, известный русский изобретатель Иван Кулибин — в его повозке-самокатке применялись подшипники качения, маховое колесо, тормоз и даже коробка скоростей.
Создателями первого в мире бензинового двигателя являются Карл Бенц и Готлиб Даймлер . Разумеется, они придумали свой двигатель не с «чистого листа», многие узлы и агрегаты были разработаны раньше, а всего соавторов бензинового двигателя насчитывается порядка 400. Первый патент на двигатель внутреннего сгорания принадлежит инженеру по имени Николас Аугустин Отто — он зарегистрирован в 1876 году.
В 1886 году произошел поистине переломный момент в истории автомобилестроения. Немецкий инженер Карл Бенц получил патент №37435 на свое изобретение — самодвижущийся экипаж с бензиновым мотором. Этот год и считается годом создания первого автомобиля в мире . Интересно, что примерно в это же время другой немецкий изобретатель Готлиб Даймлер также сконструировал экипаж с бензиновым мотором, а годом ранее запатентовал первый мотоцикл и карбюратор. Однако по воле случая (а какого — читайте чуть ниже) роль изобретателя автомобиля досталась именно Карлу Бенцу.
Творение Бенца представляло собой трехколесный самодвижущийся экипаж, рассчитанный на двух человек и оборудованный четырехтактным бензиновым мотором с водяным охлаждением.
Двигатель мощностью 0,9 л.с. располагался горизонтально над осью задних колес, которые приводились в движение посредством одной ременной и двух цепных передач. Источником питания для системы зажигания служила гальваническая батарея. Горизонтально под двигателем располагался маховик, который служил для запуска двигателя и создания равномерного вращения. Рамой автомобилю служила конструкция из спаянных между собой металлических трубок. Максимальная скорость движения первого автомобиля в мире составляла всего-навсего 16 км/ч.
О роли случая в истории, или первый автопробег
После получения патента Карл Бенц решил «вывести в свет» свое творение, прокатившись на нем по улочкам городка Мангейм. Однако новинка вызывала вокруг только раздражение, пугая всех шумом мотора. Расстроенный Карл поставил свое драгоценное изобретение под навес, намереваясь довести до совершенства.
Так прошло почти два года, а ранним летним утром 1888-го автомобиль «угнали». Вот как об этом вспоминает сам Бенц:
» У меня похитили мой автомобиль! Их было трое, действовали они согласованно и дружно. В мой автомобиль они были влюблены так же, как я сам. Но они требовали от него больше, чем я. Они хотели испытать похищенный автомобиль, проехать на нем 180 километров по неровной дороге. Компания с бродяжническими наклонностями состояла из моей жены и обоих сыновей».
Мог ли Карл Бенц в 1871 году, во время обручения с энергичной девушкой Бертой Рингент представить, что через 17 лет супруга сыграет едва ли не решающую роль в деле всей его жизни? Думаю вряд-ли…
«Похитители» решили отправиться к родственникам в небольшой городок Пфорцхейм. В дороге, разумеется, не обошлось без приключений — автомобиль не был рассчитан на такие дальние путешествия. Однако все волнения окупились с лихвой — жители Пфорцхейма толпами сбегались посмотреть на удивительную «безлошадную» повозку.
Вскоре об этом случае узнала вся Германия, причем пресса обратила внимание не столько на путешествие, сколько на сам автомобиль Бенца. С этого момента и началось восхождение повсеместное увлечение автомобилем. Так предприимчивая Берта сыграла решающую роль в успехе своего мужа. Многие историки всерьез считают, что именно она вывела автомобилестроение на широкую дорогу. Как и первый автомобиль, путешествие Берты заняло свое заслуженное место в истории — этот марафон длиной в 180 километров принято считать первым в истории автопробегом.
Что ни делается — все к лучшему
В 1893 году свет увидел новый четырехколесный автомобиль, оснащенный только что запатентованной шкворневой системой поворота управляемых колес. Двухместный экипаж с полностью закрытым моторным отсеком и двигателем мощностью около 3 л.с. — любимое творение Бенца — получил имя «Виктория», что значит «победа».
После выпуска этой модели дела фирмы пошли в гору, и Карл Бенц решил создать целую серию экипажей, добавив к мощной «Виктории» облегченную модель «Вело». Это был четырехколесный модернизированный вариант первого экипажа, ставший впоследствии прообразом первого отечественного автомобиля конструкторов Яковлева и Фрезе. Выпуск «Вело» начался в 1894 году, и за три года был изготовлен 381 автомобиль — благодаря этому историки считают «Вело» первым автомобилем серийного производства.
Кто изобрел двигатель
Двигатель для автомобиля, как и сам автомобиль, непременно должен был появиться в последней четверти прошлого века. И двигатель появился, а потом дот уже в течение 100 лет безраздельно господствует на автомобилях. Разговор идет о поршневом двигателе внутреннего сгорания (ДВС), работающем на бензине по четырехтактному циклу. О конструкциях ДВС других типов будет рассказано ниже.
Создатели первых транспортных ДВС отталкивались от конструкции паровой машины. Как сделать ее более компактной и производительной? Самые объемные, к тому же опасные ее элементы — топка и котел. Значит, их-то и нужно заменить, считали изобретатели. Чем? Ответ на этот вопрос казался простым: нужен резервуар с горючим газом, например светильным. Газ надо смешать с воздухом, вводить в цилиндр машины и там воспламенять. Горение и расширение смеси произведут силу, которая заменит пар. Топка и котел больше не понадобятся.
Газовый двигатель Ленуара
Еще в 1860 году французский механик Этьен Ленуар (1822—1900) построил газовый двигатель, напоминавший паровую машину. Однако сама по себе смесь светильного газа и воздуха в отличие от пара не давит на поршень. Нужно ее поджечь. Для зажигания служили две электрические свечи, ввернутые в крышки цилиндра. Двигатель Ленуара — двусторонний (или, как принято говорить, двойного действия; рабочий процесс происходит с двух сторон поршня) и двухтактный, т. е. полный цикл работы поршня длится в течение двух его ходов. При первом ходе происходят впуск, воспламенение и расширение смеси в цилиндре (рабочий ход), а при втором ходе — выпуск отработавших газов. Впуском и выпуском управляет задвижка-золотник, а золотником — эксцентрик, смонтированный на валу двигателя.
Преимущества нового двигателя перед паровой машиной не ограничивались ликвидацией котла и топки. Газовые двигатели не требовали разведения пара, обслуживать их было нетрудно. Увы, масса нового двигателя оставалась почти такой же, как и у паровой машины. Единица выработанной мощности двигателя (л. с. или кВт), обходилась в 7 раз дороже, чем у паровой машины. Только 1/25 теплоты сгоревшего газа совершала полезную работу, т. е. коэффициент полезного действия (КПД) двигателя составлял 0,04. Остальное уходило с отработавшими газами, тратилось на нагрев корпуса и отводилось в атмосферу. Когда частота вращения вала достигала 100 об/мин, зажигание действовало ненадежно, двигатель работал с перебоями. На охлаждение расходовалось до 120 м3 воды в час(!). Температура газов доходила до 800°С. Перегрев вызывал заедание золотника. Несгоревшие частицы смеси засоряли каналы впуска-выпуска.
Причина низкой производительности двигателя заключалась в самом принципе его действия. Давление воспламененной смеси не превышало 5 кг/см2, а к концу рабочего хода снижалось втрое. Простой расчет показывает, что одноцилиндровый двигатель рабочего объема 2 л при таком давлении, частоте вращения вала 100 об/мин и КПД 0,04 развивает мощность не более 0,1 кВт. Другими словами, ленуаровский двигатель в тысячу раз менее производителен, чем двигатель нынешнего автомобиля.
Создание быстроходного самодвижущегося экипажа стало возможным после изобретения двигателя внутреннего сгорания, особенно четырехтактного. Его рабочий процесс — «цикл Отто» — сохранился до наших дней. На диаграмме показано, насколько он эффективнее первоначального, предложенного Э. Ленуаром. Слева — устройство двигателя Ленуара
Сделать газовый двигатель более эффективным удалось в 1876 году коммерческому служащему Николаю-Августу Отто (1832—1891) из Кёльна (Германия) совместно с Евгением Лангеном (1833—1895).
Удалось… Легко хвалить или критиковать дела изобретателей 100 лет спустя. За их редкими успехами — годы труда, неудач, лишений, они творили в условиях недостатка технической информации, отсутствия приборов, инструментов и материалов, при недоверии обывателей… Например, полученный Отто патент был в 1889 году аннулирован, так как четырехтактный цикл якобы обосновал ранее француз Л. Бо-де-Роша.
Лишь посмертно заслуги Отто признала мировая техническая общественность, цикл назвали его именем. В труде «Новые газовые и нефтяные двигатели» французский (подчеркиваю, французский) ученый Г. Ришар писал в 1892 году: «Без предложенного Отто рабочего тела — горючей смеси — современный двигатель не существовал бы» и «Бо-де-Роша не изобрел четырехтактный цикл, осуществленный до него (при внешнем сжатии смеси) Лебоном в 1801 году и (при сжатии внутри цилиндра) в 1861 году — Отто».
Принцип работы двигателя Отто
Обратимся теперь к существу изобретения. Наблюдая работу построенного газового двигателя, похожего на ленуаровский, Отто пришел к выводу, что сможет добиться его более производительной работы, если будет зажигать смесь не на середине хода поршня, а в его начале. Тогда давление газов при сгорании смеси действовало бы на поршень в течение всего его хода. Но как наполнить цилиндр смесью до начала хода? Отто испробовал следующее: вращая маховик вручную, он наполнил цилиндр, продолжал вращать маховик и включил зажигание лишь в тот момент, когда поршень вернулся в исходное положение. Маховик резко «взял» обороты, а до этого сгорание смеси давало ему лишь слабый толчок. Отто не придал значения тому, что смесь была сжата перед зажиганием, он считал улучшение процесса результатом продолжительного расширения смеси в процессе сгорания.
Отто понадобилось 15 лет, чтобы сконструировать экономичный двигатель с КПД, достигающим 0,15. Двигатель назвали четырехтактным, так как процесс в нем совершался в течение четырех ходов поршня и соответственно двух оборотов коленчатого вала. Золотник в нужный момент открывал доступ в цилиндр от запальной камеры, где постоянно горел газ. Происходило зажигание смеси. Золотниковое распределение и зажигание горелкой не применяются в современных двигателях, но цикл Отто полностью сохранился до наших дней. По этому циклу работает подавляющее большинство автомобильных двигателей. Приведу самое краткое описание его.
При первом такте поршень удаляется от исходной «мертвой точки» — головки цилиндра, создавая в нем разрежение, при этом засасывается приготовленная особым прибором (карбюратором) горючая смесь. Выпускное отверстие закрыто. Когда поршень достигает нижней «мертвой точки», закрывается и впускное. При втором такте закрыты оба отверстия. Поршень, толкаемый шатуном, идет вверх и сжимает смесь. В чем значение ее сжатия, особо подчеркиваемое Ришаром? Частицы топлива сближаются, смесь легче поддается воспламенению. Если объем цилиндра над поршнем (т. е. в камере сгорания) равен его рабочему объему (между «мертвыми точками»), то степень сжатия равна 2, как у ранних ДВС (т. е. вдвое больше атмосферного давления), а давление газов при их взрыве вчетверо больше атмосферного (у современных двигателей оно в 40—50 раз больше, чем у двигателя Отто). Третий такт — рабочий ход. В начале его происходит зажигание сжатой смеси. Движение поршня через шатун преобразуется во вращение коленчатого вала. Оба отверстия закрыты. Давление в цилиндре постепенно уменьшается до атмосферного. При четвертом такте маховик, получив импульс движения, продолжает вращаться, шатун толкает поршень и вытесняет отработавшие газы в атмосферу через открывшееся выпускное отверстие, впускное закрыто.
Инерции маховика хватает и на то, чтобы поршень совершил еще три хода, повторяя четвертый, первый и второй такты. После них вал и маховик снова получают импульс. При пуске двигателя первые два такта происходят под действием внешней силы. Во времена Отто и еще в течение полувека маховик проворачивали вручную, а теперь его вращает электродвигатель — стартер. После первых нескольких рабочих ходов стартер автоматически отключается и двигатель работает самостоятельно.
Впускное и выпускное отверстия открывает и закрывает распределительный механизм. Своевременное воспламенение смеси обеспечивает система зажигания. Цилиндр может быть расположен горизонтально, вертикально или наклонно, процесс работы двигателя от этого не меняется.
К недостаткам двигателя Отто относят его тихоходность и большую массу. Увеличение числа оборотов вала до 180 в минуту приводило к перебоям в работе и быстрому износу золотника. Большое давление в цилиндре требовало крепких кривошипного механизма и стенок цилиндра, поэтому масса двигателя достигала 500 кг на 1 кВт/ч. Для размещения всего запаса газа нужен был огромный резервуар. Все это предопределило неудачу: газовый двигатель Отто, так же как и первый его вариант, был непригоден для установки на автомобиль, однако получил широкое распространение в стационарных условиях.
Двигатель внутреннего сгорания Даймлера
Двигатель внутреннего сгорания стал годным для применения на транспорте, после того как заработал на жидком топливе, приобрел быстроходность, компактность и легкость.
Наибольший вклад в его создание внесли инженеры-машиностроители XIX века — технический директор завода Отто в Дойце Г. Даймлер (1834—1900) и его ближайший сотрудник В. Майбах (1846—1929), позднее основавшие собственную фирму.
Об изобретателях машин нередко пишут, что они с детства увлекались техникой, мастерили приборы, разбирали и собирали часы, что идею будущей новой машины они вынашивали чуть ли не с пеленок. И еще пишут, что изобретатели, мол, сознавали ее вероятное социальное и экономическое значение. В действительности дело обычно обстояло иначе. Мы это уже видели на примерах Кулибина, Кюньо и Болле. Но у Готлиба Даймлера и Вильгельма Майбаха биографии «образцовых» изобретателей. Даймлер с юных лет посвятил себя машинам, последовательно накапливал знания по локомотивам. С успехом закончил Высшее политехническое училище в Штутгарте. Во время продолжительной службы в Эльзасе и на английских машиностроительных заводах Даймлер хорошо изучил передовую для того времени технику и к тому же, владея французским и английским языками, получил доступ к обширной специальной литературе. Сначала его попросту увлекало конструирование машины. Потом, как у многих конструкторов, возникла мысль о постройке второго, третьего вариантов машины, улучшенных по опыту работы над предыдущей, и… о ее продаже. Тут-то обнаруживается спрос, зарождаются коммерческие соображения. Такова наиболее типичная схема. В данном же случае кузен Даймлера, математик и политический деятель, человек широкого кругозора да еще и со средствами, помогал умельцу, не будучи сам способным на конструирование. А «гениальному» (как его называли биографы) самоучке Майбаху помогал сам Даймлер.
Но прежде чем конструировать и строить самодвижущуюся повозку, нужно было создать для нее двигатель.
В официальной фирменной (1935) биографии Даймлера сказано: «В 1881 году Даймлер объездил Россию, чтобы на месте познакомиться с нефтью, ему уже тогда продукты нефти представлялись топливом для транспортного двигателя… 1882 год стал поворотным в жизни Даймлера. Этот год можно считать годом рождения автомобильного двигателя, хотя сам двигатель был готов только в следующем году».
Почему именно путешествие в Россию понадобилось Даймлеру для осуществления его замыслов? В России уже работал завод по перегонке сырой нефти в керосин. Химик А. А. Летний провел эксперименты и доказал, что перегонка нефти и ее остатков через раскаленные железные трубы дает различные продукты, в частности, такое горючее, как бензин. Легкое нефтяное топливо было как раз тем, что искал Даймлер для экипажного двигателя: оно хорошо испаряется, быстро и полно сгорает, удобно в транспортировке.
Один из первых двигателей Г. Даймлера — двухцилиндровый, так называемый У-образный.
Первый двигатель Даймлера годился и для транспортного, и для стационарного применения. Работал на газе и на бензине. Все позднейшие конструкции Даймлера рассчитаны исключительно на жидкое топливо. Большую частоту вращения вала двигателя, обеспечиваемую, в частности, интенсивным воспламенением смеси, Даймлер справедливо считал главным показателем работы двигателя на транспортной машине. Частота вращения вала двигателя Даймлера была в 4—5 раз больше, чем у газовых двигателей, и достигала 450—900 об/мин, а мощность на 1 л рабочего объема — вдвое больше. Соответственно могла быть уменьшена масса. К этим штрихам «транспортной специфики» добавим закрытый картер (кожух) двигателя, заполненный смазочным маслом и защищавший подвижные части от пыли и грязи. Охлаждению воды в окружающей двигатель «рубашке» способствовал пластинчатый радиатор. Для пуска двигателя служила заводная рукоятка… Теперь имелось все необходимое для создания легкого самодвижущегося экипажа — автомобиля.
От своих предков автомобиль унаследовал многое. «Автомобиль… нужно считать сыном паровоза, давшего ему душу, и велосипеда, снабдившего его телом», — так образно писал в 1902 г. один из русских журналов. Механическая повозка для своей работы не требовала каких-либо наземных устройств, кроме дороги. В отличие от конных повозок механическая не требует для своего движения приложения живой силы, кроме небольших, как это казалось, усилий водителя по управлению ею. Подчеркнем, что идея автомобиля была поначалу четко направлена на замену лишь легкого экипажа личного пользования. Возможность его использования для грузовых и массовых пассажирских перевозок рассматривалась позднее.
Источник: Ю A. Долматовский «Автомобиль за 100 лет»
История создания двигателей внутреннего сгорания — это. Что такое История создания двигателей внутреннего сгорания?
В 1799 году французский инженер Филипп Лебон открыл светильный газ. В 1799 году он получил патент на использование и способ получения светильного газа путём сухой перегонки древесины или угля. Это открытие имело огромное значение, прежде всего для развития техники освещения. Очень скоро во Франции, а потом и в других странах Европы газовые лампы стали успешно конкурировать с дорогостоящими свечами. Однако светильный газ годился не только для освещения.
Патент на конструкцию газового двигателя
В 1801 году Лебон взял патент на конструкцию газового двигателя. Принцип действия этой машины основывался на известном свойстве открытого им газа: его смесь с воздухом взрывалась при воспламенении с выделением большого количества теплоты. Продукты горения стремительно расширялись, оказывая сильное давление на окружающую среду. Создав соответствующие условия, можно использовать выделяющуюся энергию в интересах человека. В двигателе Лебона были предусмотрены два компрессора и камера смешивания. Один компрессор должен был накачивать в камеру сжатый воздух, а другой — сжатый светильный газ из газогенератора. Газовоздушная смесь поступала потом в рабочий цилиндр, где воспламенялась. Двигатель был двойного действия, то есть попеременно действовавшие рабочие камеры находились по обе стороны поршня. По существу, Лебон вынашивал мысль о двигателе внутреннего сгорания, однако в 1804 году он погиб, не успев воплотить в жизнь своё изобретение.
Жан Этьен Ленуар
В последующие годы несколько изобретателей из разных стран пытались создать работоспособный двигатель на светильном газе. Однако все эти попытки не привели к появлению на рынке двигателей, которые могли бы успешно конкурировать с паровой машиной. Честь создания коммерчески успешного двигателя внутреннего сгорания принадлежит бельгийскому механику Жану Этьену Ленуару. Работая на гальваническом заводе, Ленуар пришёл к мысли, что топливовоздушную смесь в газовом двигателе можно воспламенять с помощью электрической искры, и решил построить двигатель на основе этой идеи.
Ленуар не сразу добился успеха. После того как удалось изготовить все детали и собрать машину, она проработала совсем немного и остановилась, так как из-за нагрева поршень расширился и заклинил в цилиндре. Ленуар усовершенствовал свой двигатель, продумав систему водяного охлаждения. Однако вторая попытка запуска также закончилась неудачей из-за плохого хода поршня. Ленуар дополнил свою конструкцию системой смазки. Только тогда двигатель начал работать.
Август Отто
В 1864 году было выпущено уже более 300 таких двигателей разной мощности. Разбогатев, Ленуар перестал работать над усовершенствованием своей машины, и это предопределило её судьбу — она была вытеснена с рынка более совершенным двигателем, созданным немецким изобретателем Августом Отто.
В 1864 году тот получил патент на свою модель газового двигателя и в том же году заключил договор с богатым инженером Лангеном для эксплуатации этого изобретения. Вскоре была создана фирма «Отто и Компания».
На первый взгляд, двигатель Отто представлял собой шаг назад по сравнению с двигателем Ленуара. Цилиндр был вертикальным. Вращаемый вал помещался над цилиндром сбоку. Вдоль оси поршня к нему была прикреплена рейка, связанная с валом. Двигатель работал следующим образом. Вращающийся вал поднимал поршень на 1/10 высоты цилиндра, в результате чего под поршнем образовывалось разрежённое пространство и происходило всасывание смеси воздуха и газа. Затем смесь воспламенялась. Ни Отто, ни Ланген не владели достаточными знаниями в области электротехники и отказались от электрического зажигания. Воспламенение они осуществляли открытым пламенем через трубку. При взрыве давление под поршнем возрастало примерно до 4 атм. Под действием этого давления поршень поднимался, объём газа увеличивался и давление падало. При подъёме поршня специальный механизм отсоединял рейку от вала. Поршень сначала под давлением газа, а потом по инерции поднимался до тех пор, пока под ним не создавалось разряжение. Таким образом, энергия сгоревшего топлива использовалась в двигателе с максимальной полнотой. В этом заключалась главная оригинальная находка Отто. Рабочий ход поршня вниз начинался под действием атмосферного давления, и после того, как давление в цилиндре достигало атмосферного, открывался выпускной вентиль, и поршень своей массой вытеснял отработанные газы. Из-за более полного расширения продуктов сгорания КПД этого двигателя был значительно выше, чем КПД двигателя Ленуара и достигал 15 %, то есть превосходил КПД самых лучших паровых машин того времени.
Поскольку двигатели Отто были почти в пять раз экономичнее двигателей Ленуара, они сразу стали пользоваться большим спросом. В последующие годы их было выпущено около пяти тысяч штук. Отто упорно работал над усовершенствованием их конструкции. Вскоре зубчатую рейку заменила кривошипно-шатунная передача. Но самое существенное из его изобретений было сделано в 1877 году, когда Отто взял патент на новый двигатель с четырёхтактным циклом. Этот цикл по сей день лежит в основе работы большинства газовых и бензиновых двигателей. В следующем году новые двигатели уже были запущены в производство.
Четырёхтактный цикл был самым большим техническим достижением Отто. Но вскоре обнаружилось, что за несколько лет до его изобретения точно такой же принцип работы двигателя был описан французским инженером Бо де Роша[de]. Группа французских промышленников оспорила в суде патент Отто. Суд счёл их доводы убедительными. Права Отто, вытекавшие из его патента, были значительно сокращены, в том числе было аннулировано его монопольное право на четырёхтактный цикл.
Хотя конкуренты наладили выпуск четырёхтактных двигателей, отработанная многолетним производством модель Отто всё равно была лучшей, и спрос на неё не прекращался. К 1897 году было выпущено около 42 тысяч таких двигателей разной мощности. Однако то обстоятельство, что в качестве топлива использовался светильный газ, сильно суживало область применения первых двигателей внутреннего сгорания. Количество светильногазовых заводов было незначительно даже в Европе, а в России их вообще было только два- в Москве и Петербурге.
Поиски нового горючего
Поэтому не прекращались поиски нового горючего для двигателя внутреннего сгорания. Некоторые изобретатели пытались применить в качестве газа пары жидкого топлива. Ещё в 1872 году американец Брайтон пытался использовать в этом качестве керосин. Однако керосин плохо испарялся, и Брайтон перешёл к более лёгкому нефтепродукту — бензину. Но для того, чтобы двигатель на жидком топливе мог успешно конкурировать с газовым, необходимо было создать специальное устройство для испарения бензина и получения горючей смеси его с воздухом.
Брайтон в том же 1872 году придумал один из первых так называемых «испарительных» карбюраторов, но он действовал неудовлетворительно.
Бензиновый двигатель
Работоспособный бензиновый двигатель появился только десятью годами позже. Изобретателем его был немецкий инженер Готлиб Даймлер. Много лет он работал в фирме Отто и был членом её правления. В начале 80-х годов он предложил своему шефу проект компактного бензинового двигателя, который можно было бы использовать на транспорте. Отто отнёсся к предложению Даймлера холодно. Тогда Даймлер вместе со своим другом Вильгельмом Майбахом принял смелое решение — в 1882 году они ушли из фирмы Отто, приобрели небольшую мастерскую близ Штутгарта и начали работать над своим проектом.
Проблема, стоявшая перед Даймлером и Майбахом была не из лёгких: они решили создать двигатель, который не требовал бы газогенератора, был бы очень лёгким и компактным, но при этом достаточно мощным, чтобы двигать экипаж. Увеличение мощности Даймлер рассчитывал получить за счёт увеличения частоты вращения вала, но для этого необходимо было обеспечить требуемую частоту воспламенения смеси. В 1883 году был создан первый бензиновый двигатель с зажиганием от раскалённой полой трубочки, открытой в цилиндр.
Первая модель бензинового двигателя предназначалась для промышленной стационарной установки.
Процесс испарения жидкого топлива в первых бензиновых двигателях оставлял желать лучшего. Поэтому настоящую революцию в двигателестроении произвело изобретение карбюратора. Создателем его считается венгерский инженер Донат Банки. В 1893 году он взял патент на карбюратор с жиклёром, который был прообразом всех современных карбюраторов. В отличие от своих предшественников Банки предлагал не испарять бензин, а мелко распылять его в воздухе. Это обеспечивало его равномерное распределение по цилиндру, а само испарение происходило уже в цилиндре под действием тепла сжатия. Для обеспечения распыления всасывание бензина происходило потоком воздуха через дозирующий жиклёр, а постоянство состава смеси достигалось за счёт поддержания постоянного уровня бензина в карбюраторе. Жиклёр выполнялся в виде одного или нескольких отверстий в трубке, располагавшейся перпендикулярно потоку воздуха. Для поддержания напора был предусмотрен маленький бачок с поплавком, который поддерживал уровень на заданной высоте, так что количество всасываемого бензина было пропорционально количеству поступающего воздуха.
Первые двигатели внутреннего сгорания были одноцилиндровыми, и, для того чтобы увеличить мощность двигателя, обычно увеличивали объём цилиндра. Потом этого стали добиваться увеличением числа цилиндров.
В конце XIX века появились двухцилиндровые двигатели, а с начала XX столетия стали распространяться четырёхцилиндровые.
См. также
- Двигатель внутреннего сгорания
Ссылки
История двигателя внутреннего сгорания
Двигатель – одно из основных составляющих автомобиля. Без изобретения двигателя автомобилестроение, скорее всего, остановилось в развитии сразу же после изобретения колеса. Рывок в истории создания автомобилей, произошел благодаря изобретению двигателя внутреннего сгорания. Это устройство стало реальной движущей силой, дающей скорость. Попытки создать устройство, подобное двигателю внутреннего сгорания, начались с 18 века. Созданием устройства, которое могло бы преобразовывать энергию топлива в механическую, занимались многие изобретатели. Первыми в этой области были братья Ньепс из Франции. Они придумали прибор, который сами назвали «пирэолофор». В качестве топлива для данного двигателя должна была использоваться угольная пыль. Однако, данное изобретение так и не получило научного признания, и существовала, по сути, только в чертежах. Первым успешным двигателем, который начал продаваться, был двигатель внутреннего сгорания бельгийского инженера Ж.Ж. Этьена Ленуара. Год рождения этого изобретения — 1858. Это был двухтактовый электрический двигатель с карбюратором и искровым зажиганием. Топливом для устройства служил каменноугольный газ. Однако изобретатель не учел потребность в смазке и охлаждении своего двигателя, поэтому он работал очень недолго. В 1863 году Ленуар переделал свой двигатель — добавил недостающие системы и в качестве топлива ввел в использование керосин. Устройство было крайне несовершенным — сильно нагревался, неэффективно использовал смазку и топливо. Однако с помощью него ездили трехколесные автомобили, которые так же были далеки от совершенства. В 1864 году был изобретен одноцилиндровый карбюраторный двигатель, работающий от сгорания нефтепродуктов. Автором изобретения стал Зигфрид Маркус, он же представил общественности транспортное средство, развивающее скорость 10 миль в час. В 1873 году еще один инженер — Джордж Брайтон – смог сконструировать 2-х цилиндровый двигатель. Изначально он работал на керосине, а позже на бензине. Недостатком этого двигателя была излишняя массивность. В 1876 году произошел рывок в индустрии создания двигателей внутреннего сгорания. Николас Отто впервые создал технически сложное устройство, которое эффективно преобразовывало энергию топлива в механическую энергию. В 1883 году француз Эдуард Деламар разрабатывает чертеж двигателя, топливом для которого служит газ. Однако его изобретение существовало только на бумаге.
1185 году в истории автомобилестроения появляется громкое имя – Готтлиб Даймлер. Он смог не только изобрести, но и запустить в производство прототип современного газового двигателя – с вертикально расположенными цилиндрами и карбюратором. Это был первый компактный двигатель, который к тому же способствовал развитию приличной скорости перемещения.
Параллельно с Даймлером над созданием двигателей и автомобилей работал Карл Бенц.
В 1903 году предприятия Даймлера и Бенца объединились, дав начало полноценному предприятию автомобилестроения. Так началась новая эра, послужившая дальнейшему совершенствованию двигателя внутреннего сгорания.
Кто придумал газовый двигатель?
Паровая машина, которая использовалась в паромобилях XIX века, была не самым лучшим видом двигателя для транспортных средств.
Она имела много слабых мест (подробнее о пользовании паромобилем читайте в Французских паромобилях XIX века), и главной проблемой были топка и котел –очень громоздкие и опасные. Многие изобретатели пытались создать двигатель внутреннего сгорания (ДВС), который смог бы заменить паровые двигатели.
Двигатель Этьена Ленуара
Первый газовый двигатель был изготовлен в 1860 году французским механиком Этьеном Ленуаром. Он напоминал паровую машину, но использовал смесь светильного газа и воздуха, которые поджигались двумя эклектическими свечами. Обслуживать газовый двигатель было значительно удобнее, чем паровой, потому что он не требовал разведения пара, а также котла и топки. Но у него было много недостатков. Масса его была все такой же большой, как и у паровой машины. Единица выработанной мощности обходилась в 7 раз дороже, чем в паровой машине, так как коэффициент полезного действия (КПД) двигателя был всего 0.04. Только 1/25 часть теплоты использовалась на совершение работы, а остальная уходила с отработанными газами в атмосферу и тратилась на нагревание корпуса. При этом для охлаждения установки требовалось 120 м3 (!) воды в час. При высоких скоростях вращения вала зажигание действовало ненадежно, и двигатель работал с перебоями.
Газовый двигатель Отто
Более совершенный газовый двигатель создали в 1876 году Николай-Август Отто и Евгений Ланген. Им удалось поднять КПД двигателя до 0.15, начав зажигать горючую смесь не в середине движения поршня, а в начале (при этом смесь сжималась перед зажиганием). Двигатель Отто назвали четырехтактным, так как процесс в нем совершался во время четырех ходов поршня. Следует заметить, что цикл Отто сохранился во всех современных бензиновых двигателях и используется практически в каждом автомобиле.
Первый газовый двигатель Отто
Недостатком газового двигателя Отто был его большой вес. Для того чтобы поддерживать давление в цилиндре нужны были очень прочные стенки цилиндра и кривошипный механизм, что увеличивало массу двигателя. При 180 оборотах вала в минуту двигатель начинал работать с перебоями. Также для размещения горючего нужен был довольно большой резервуар. Все это сделало двигатель Отто неудобным для использования на транспортных средствах, но он получил широкое распространение на стационарных установках.
Статья подготовлена по материалам книги: Ю. А. Долматовский «Автомобиль за 100 лет», 1986 г.
Введение
Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) — это тип двигателя, тепловая машина, в которой химическая энергия топлива (обычно применяется жидкое или газообразное углеводородное топливо), сгорающего в рабочей зоне, преобразуется в механическую работу. Несмотря на то, что ДВС являются несовершенным типом тепловых машин (сильный шум, токсичные выбросы, меньший ресурс), благодаря своей автономности (необходимое топливо содержит гораздо больше энергии, чем лучшие электрические аккумуляторы) ДВС нашли очень широкое распространение. Основным недостатком ДВС является то, что он производит высокую мощность только в узком диапазоне оборотов. Поэтому неотъемлемыми атрибутами двигателя внутреннего сгорания являются трансмиссия и стартёр. Лишь в отдельных случаях (например, в самолётах) можно обойтись без сложной трансмиссии. Кроме этого ДВС нужны топливная система (для подачи топливной смеси) и выхлопная система (для отвода выхлопных газов).
двигатель внутреннее сгорание автомобиль
История создания двигателя внутреннего сгорания
В настоящее время никого не удивишь использованием двигателя внутреннего сгорания. Миллионы автомобилей, бензогенераторов и других устройств используют в качестве привода ДВС (двигатели внутреннего сгорания). Появление этого типа двигателя в 19 веке обусловлено в первую очередь необходимостью создания эффективного и современного привода для различных промышленных устройств и механизмов. В то время, в основной своей массе, использовался паровой двигатель. Он имел массу недостатков, например, низкий коэффициент полезного действия (т.е. большинство энергии затрачиваемой на производство пара просто пропадало), был достаточно громоздким, требовал квалифицированного обслуживания и большого количества времени на запуск и остановку. Промышленности требовался новый двигатель лишенный этих недостатков. Им стал двигатель внутреннего сгорания.
Еще в 17 веке голландский физик КристианХагенс начал эксперименты с двигателями внутреннего сгорания, а в 1680 году был разработан теоретический двигатель, топливом для которого служил черный порох. Однако до воплощения в жизнь идеи автора так и не дошли.
Первым, кому удалось создать первый в мире действующий двигатель внутреннего сгорания был НисефорНьепс. В 1806 году он с братом представили в Национальный институт (так называлась тогда французская Академия наук) доклад о новой машине, которая «по силе была бы сравнима с паровой, но потребляла бы меньше топлива». Братья назвали ее «пирэолофор». С греческого это можно перевести как «влекомая огненным ветром». Работала она на угольной пыли, а не на бензине или газе. В те времена не было ни газовой, ни нефтеперерабатывающей промышленности.изобретение пирэолофора вызвало большой интерес. Двум комиссарам было поручено разобраться в изобретении. Одним из комиссаров был Лазар Карно. Карно дал положительный отзыв, даже попавший в газеты. Хотя у двигателя был ряд недоработок, многие из них нельзя было устранить на то время из-за отсутствия необходимых технологий: поджиг пыли, например, осуществлялся при атмосферном давлении, распределение горючего вещества внутри камеры было неравномерным, да и прилегание поршня к стенкам цилиндра требовало совершенствования. В те времена поршень паровой машины считался подогнанным к стенкам цилиндра, если между ними с трудом проходила монета.
Братья построили двигатель и оснастили им в 1806 году трехметровую лодку, весом 450 кг. Лодка ходила вверх по речке Соне со скоростью вдвое больше скорости течения.
У Лазара Карно был сын — лейтенант Главного штаба Сади Карно, который в 1824 году издает в 200 экземплярах работу, увековечившую впоследствии его имя. Это «Размышления о движущей силе огня и о машинах, способных развивать эту силу». В этой книжке он заложил основы термодинамики — теории для разработки двигателей внутреннего сгорания. В книге упоминалась машина Ньепсов, которая, возможно, и натолкнула Сади Карно на размышления о двигателях будущего — всех двигателях внутреннего сгорания: и газовых, и карбюраторных, и дизельных. Он также предлагает дальнейшее совершенствование двигателя, начиная от сжатия воздуха в цилиндре и т.д.
Пройдет еще четверть века, прежде чем английский физик Уильям Томсон (лорд Кельвин) и немецкий физик Рудольф Клаузиус возродят идеи Карно и сделают термодинамику наукой. О Ньепсах вообще никто не вспомнит. А следующий двигатель внутреннего сгорания появится лишь в 1858 году у бельгийского инженера Жан ЖосефаЭтьенЛенуара. Двухтактовый электрический карбюраторный двигатель, двигатель с искровым зажиганием, топливом для которого служил каменноугольный газ, станет первым коммерчески успешным двигателем такого рода. Первый двигатель проработал лишь несколько секунд из-за отсутствия системы смазки и системы охлаждения, которые были успешно применены на последующих образцах. В 1863 году Ленуар улучшил конструкцию своего двигателя, использовав вместо газового топлива, керосин. На нем трехколесный прототип современных машин проехал исторические 50 миль.
Двигатель Ленуара не был лишен недостатков, его КПД достигал лишь 5%, он не очень эффективно расходовал топливо и смазочные материалы, слишком сильно нагревался и т.д., но это был первый, после долгих лет забвения, коммерчески успешный проект создания нового двигателя для нужд промышленности. В 1862 году французский ученый Альфонс Беу де Рохас предложил и запатентовал первый в мире четырехцилиндровый двигатель. Но до его создания, а тем более коммерческого производства дело так и не дошло.
1864 год — австрийский инженер Зигфрид Маркус создал первый в мире одноцилиндровый карбюраторный двигатель, работающий от сгорания сырой нефти. Несколько лет спустя этот же ученый сконструировал транспортное средство, передвигающееся со скоростью 10 миль в час.
1873 год — Джордж Брайтон предложил новую конструкцию 2-х цилиндрового карбюраторного керосинового двигателя, в последствие ставшим бензиновым. Это был первая безопасная модель, правда слишком массивная и медленная для коммерческого использования.
1876 год — Николас Отто, спустя 14 лет после теоретического обоснования работы 4-х цилиндрового двигателя Рохасом, создал рабочую модель, известную, как «цикл Отто», цикл с воспламенением от искрового разряда. ДВС Отто имел вертикальный цилиндр, вращаемый вал располагался на боку, с валом была соединена специальная рейка. Вал поднимал поршень, за счет чего образовывалось разрежение, благодаря которому всасывалась топливовоздушная смесь, которая впоследствии воспламенялась. В двигателе не использовалось электрическое зажигание, инженеры не обладали достаточным уровнем знаний в электротехнике, смесь воспламенялась отрытым пламенем через специальное отверстие. После взрыва смеси возрастало давление, под действием которого поршень поднимался (сначала под действием газа, а потом по инерции) и специальный механизм отсоединял рейку от вала, вновь создавалось разрежение, топливо засасывалось в камеру сгорания, и процесс повторялся вновь. КПД этого двигателя превышал 15 %, что было значительно выше, чем КПД любой паровой машины того времени. Удачная конструкция, высокая экономичность, а так же постоянная работа над устройством агрегата (именно Отто в 1877 году запатентовал новый вид двигателя внутреннего сгорания с четырехтактным циклом, который лежит в основе большинства современных ДВС) позволило занять значительную долю рынка приводов для различных устройств и механизмов.
1883 год — французский инженер Эдуард Деламар-Деботвиль конструирует одноцилиндровый четырехтактовый двигатель, топливом в котором служил газ. И хотя до практического воплощения идей дело так и не дошло, по крайней мере, на бумаге Деламар-Деботвиль опередил ГотлибаДаймлераи Карла Бенца.
1885 год — ГотлибДаймлер создал то, что сегодня называют прототипом современного газового двигателя — устройство с вертикально расположенными цилиндрами и карбюратором. Для этих целей Даймлер совместно со своим другом Вильгельмом Майбахом приобрели мастерскую близ города Штутгарт. Двигатель создавался для того, чтобы он мог двигать экипаж, поэтому требования, предъявляемые к нему, были весьма значительными. ДВС должен был быть, компактным, обладать достаточной мощностью и не требовать газогенератора. “Reitwagen” — так назвали первое двухколесное транспортное средство изобретатели. Год спустя миру предстал и первый прототип 4-х колесного авто. Майбах разработал эффективный карбюратор, который обеспечивал эффективное испарение топлива. В то же время венгр Банки запатентовал устройство карбюратора с жиклером. В отличие от предшественников в новом карбюраторе предлагалось не испарять, а распылять топливо, которое испарялось непосредственно в цилиндре двигателя. Так же карбюратор дозирует топливо и воздух и равномерно смешивает их в нужной пропорции.ГотлибДаймлер с самого начала своей инженерной карьеры он был убежден, что паровой двигатель устарел и нуждается в скорейшей замене. Газовые двигатели — вот в чем видел перспективу развития Даймлер. Ему пришлось обстучать множество порогов фирм, которые не хотели рисковать и вкладывать деньги в пока еще неизвестный им продукт. Майбах, первый человек, который понял его, впоследствии стал его другом и партнером. В 1872 году Даймлер совместно с Николасом Отто собирает всех лучших специалистов, с которыми ему приходилось когда-либо работать во главе с Майбахом. Задача была сформулирована следующим образом: создать работоспособный и эффективный газовый двигатель. И уже два года спустя эта задача была выполнена, а производство двигателей поставлено на поток. Два двигателя в день — огромная скорость по тем меркам. Но здесь позиции Даймлера и Отто на дальнейшее развитие фирмы начинают расходиться. Первый считает, что необходимо усовершенствовать конструкцию и провести ряд исследований, второй говорит о необходимости увеличить производство уже сконструированных двигателей. На почве этих противоречий Даймлер покидает компанию, вслед за ним уходит и Майбах.В 1889 году они организуют фирму «DaimlerMotorenGesellschaft», с конвейера которой сходит первый автомобиль. А двенадцать лет спустя Майбах собирает первый автомобиль Мерседес, названный по имени своей дочери, который впоследствии станет легендой.
1886 год — 29 января Карл Бенц запатентовал конструкцию первого в мире трехколесного газового автомобиля с электрическим зажиганием, дифференциалом и водяным охлаждением. Энергия к колесам подводилась при помощи специального шкива и ремня, присоединенным к передаточному валу. В 1891 году им же была построена 4-х колесная машина. Именно Карл Бенц был первым, кому удалось совместить воедино шасси и двигатель.Уже в 1893 году автомобили Бенца становятся первыми в мире дешевыми транспортными средствами массового производства. В 1903 году Фирма «Benz&Company» слилась с фирмой Даймлера, образовав «Daimler-Benz», а позже «Mercedes-Benz», а сам Бенц стал членом наблюдательного совета, пока не умер в 1929 году. 1889 год — Даймлер усовершенствовал свой четырехтактовый двигатель, предложив V-образное расположение цилиндров и использование клапанов, намного увеличивших удельную мощность двигателя на единицу массы.
Таким был путь развития двигателей внутреннего сгорания, принесших в нашу жизнь комфорт и скорость перемещения. Дальнейшее развитие этого направления покажет время, но уже сейчас конструкторы предлагают достаточно интересные альтернативные варианты конструкции ДВС.
Двигатель — одно из основных составляющих автомобиля. Без изобретения двигателя автомобилестроение, скорее всего, остановилось в развитии сразу же после изобретения колеса. Рывок в истории создания автомобилей, произошел благодаря изобретению двигателя внутреннего сгорания. Это устройство стало реальной движущей силой, дающей скорость.
Попытки создать устройство, подобное двигателю внутреннего сгорания, начались с 18 века. Созданием устройства, которое могло бы преобразовывать энергию топлива в механическую, занимались многие изобретатели.
Первыми в этой области были братья Ньепс из Франции. Они придумали прибор, который сами назвали «пирэолофор». В качестве топлива для данного двигателя должна была использоваться угольная пыль. Однако, данное изобретение так и не получило научного признания, и существовала, по сути, только в чертежах.
Первым успешным двигателем, который начал продаваться, был двигатель внутреннего сгорания бельгийского инженера Ж.Ж. Этьена Ленуара. Год рождения этого изобретения — 1858. Это был двухтактовый электрический двигатель с карбюратором и искровым зажиганием. Топливом для устройства служил каменноугольный газ. Однако изобретатель не учел потребность в смазке и охлаждении своего двигателя, поэтому он работал очень недолго. В 1863 году Ленуар переделал свой двигатель — добавил недостающие системы и в качестве топлива ввел в использование керосин.
Ж.Ж.Этьен Ленуар
Устройство было крайне несовершенным — сильно нагревался, неэффективно использовал смазку и топливо. Однако с помощью него ездили трехколесные автомобили, которые так же были далеки от совершенства.
В 1864 году был изобретен одноцилиндровый карбюраторный двигатель, работающий от сгорания нефтепродуктов. Автором изобретения стал Зигфрид Маркус, он же представил общественности транспортное средство, развивающее скорость 10 миль в час.
В 1873 году еще один инженер — Джордж Брайтон — смог сконструировать 2-х цилиндровый двигатель. Изначально он работал на керосине, а позже на бензине. Недостатком этого двигателя была излишняя массивность.
В 1876 году произошел рывок в индустрии создания двигателей внутреннего сгорания. Николас Отто впервые создал технически сложное устройство, которое эффективно преобразовывало энергию топлива в механическую энергию.
Николас Отто
В 1883 году француз Эдуард Деламар разрабатывает чертеж двигателя, топливом для которого служит газ. Однако его изобретение существовало только на бумаге.
1185 году в истории автомобилестроения появляется громкое имя — . Он смог не только изобрести, но и запустить в производство прототип современного газового двигателя — с вертикально расположенными цилиндрами и карбюратором. Это был первый компактный двигатель, который к тому же способствовал развитию приличной скорости перемещения.
Параллельно с Даймлером над созданием двигателей и автомобилей работал .
В 1903 году предприятия Даймлера и Бенца объединились, дав начало полноценному предприятию автомобилестроения. Так началась новая эра, послужившая дальнейшему совершенствованию двигателя внутреннего сгорания.
Он получил патент на использование и способ получения светильного газа путём сухой перегонки древесины или угля. Это открытие имело огромное значение, прежде всего для развития техники освещения. Очень скоро во Франции , а потом и в других странах Европы газовые лампы стали успешно конкурировать с дорогостоящими свечами. Однако светильный газ годился не только для освещения.
Патент на конструкцию газового двигателя
Ленуар не сразу добился успеха. После того как удалось изготовить все детали и собрать машину, она проработала совсем немного и остановилась, так как из-за нагрева поршень расширился и заклинил в цилиндре. Ленуар усовершенствовал свой двигатель, продумав систему водяного охлаждения. Однако вторая попытка запуска также закончилась неудачей из-за плохого хода поршня. Ленуар дополнил свою конструкцию системой смазки. Только тогда двигатель начал работать.
Август Отто
Поиски нового горючего
Поэтому не прекращались поиски нового горючего для двигателя внутреннего сгорания. Некоторые изобретатели пытались применить в качестве газа пары жидкого топлива. Ещё в 1872 году американец Брайтон пытался использовать в этом качестве керосин. Однако керосин плохо испарялся, и Брайтон перешёл к более лёгкому нефтепродукту — бензину. Но для того, чтобы двигатель на жидком топливе мог успешно конкурировать с газовым, необходимо было создать специальное устройство для испарения бензина и получения горючей смеси его с воздухом.
Брайтон в том же 1872 году придумал один из первых так называемых «испарительных» карбюраторов, но он действовал неудовлетворительно.
Бензиновый двигатель
Работоспособный бензиновый двигатель появился только десятью годами позже. Изобретателем его был немецкий инженер Готлиб Даймлер . Много лет он работал в фирме Отто и был членом её правления. В начале 80-х годов он предложил своему шефу проект компактного бензинового двигателя, который можно было бы использовать на транспорте. Отто отнёсся к предложению Даймлера холодно. Тогда Даймлер вместе со своим другом Вильгельмом Майбахом принял смелое решение — в 1882 году они ушли из фирмы Отто, приобрели небольшую мастерскую близ Штутгарта и начали работать над своим проектом.
Проблема, стоявшая перед Даймлером и Майбахом была не из лёгких: они решили создать двигатель, который не требовал бы газогенератора, был бы очень лёгким и компактным, но при этом достаточно мощным, чтобы двигать экипаж. Увеличение мощности Даймлер рассчитывал получить за счёт увеличения частоты вращения вала, но для этого необходимо было обеспечить требуемую частоту воспламенения смеси. В 1883 году был создан первый бензиновый двигатель с зажиганием от раскалённой полой трубочки, открытой в цилиндр.
Первая модель бензинового двигателя предназначалась для промышленной стационарной установки.
Процесс испарения жидкого топлива в первых бензиновых двигателях оставлял желать лучшего. Поэтому настоящую революцию в двигателестроении произвело изобретение карбюратора. Создателем его считается венгерский инженер Донат Банки. В 1893 году он взял патент на карбюратор с жиклёром , который был прообразом всех современных карбюраторов. В отличие от своих предшественников Банки предлагал не испарять бензин, а мелко распылять его в воздухе. Это обеспечивало его равномерное распределение по цилиндру, а само испарение происходило уже в цилиндре под действием тепла сжатия. Для обеспечения распыления всасывание бензина происходило потоком воздуха через дозирующий жиклёр, а постоянство состава смеси достигалось за счёт поддержания постоянного уровня бензина в карбюраторе. Жиклёр выполнялся в виде одного или нескольких отверстий в трубке, располагавшейся перпендикулярно потоку воздуха. Для поддержания напора был предусмотрен маленький бачок с поплавком, который поддерживал уровень на заданной высоте, так что количество всасываемого бензина было пропорционально количеству поступающего воздуха.
Первые двигатели внутреннего сгорания были одноцилиндровыми, и, для того чтобы увеличить мощность двигателя, обычно увеличивали объём цилиндра. Потом этого стали добиваться увеличением числа цилиндров.
В конце XIX века появились двухцилиндровые двигатели, а с начала столетия стали распространяться четырёхцилиндровые.
См. также
Ссылки
Wikimedia Foundation . 2010 .
Смотреть что такое «История создания двигателей внутреннего сгорания» в других словарях:
Схема: Двухтактный двигатель внутреннего сгорания с глушителем … Википедия
Дельтообразный двигатель в Национальном железнодорожном музее, Йорк, Великобритания Дельтообразный двигатель (Napier Deltic) это британский двигатель со встречным дви … Википедия
Чертёж Паровой телеги Кюньо (Jonathan Holguinisburg) (1769) История автомобиля началась ещё в 1768 году вместе с созданием паросиловых машин, способных перевозить челов … Википедия
На мой взгляд, первым очень примитивным двигателем сгорания можно назвать пушку. В ствол пушки закладывается заряд (рабочее тело) далее вставляется снаряд (поршень), порох заряда поджигается (воспламенение), сгорая порох вырабатывает большое количество пороховых газов (рабочий ход), которые, расширяясь, с силой выталкивают снаряд из ствола, то есть делают необходимую работу. Далее весь цикл, пусть медленно, но повторяется.
Первые устройства, отдалённо напоминающие двигатель внутреннего сгорания тоже использовали порох. В 17-ом веке изобретатель Кристиан Хайгенс (Christian Huygens) использовал водяной насос, работающий на порохе, для обеспечения водой садов Версальского дворца, которым требовалось в день не менее 3000 кубических метров воды. По существу это был первый, практически используемый, примитивный двигатель внутреннего сгорания. (По некоторым данным двигатель не был построен.)
К концу 18-го века получили развитие паровые двигатели. Создатели паровых машин уже тогда понимали, что лучше топливо сжигать непосредственно в цилиндре двигателя, просто в то время не было удобного для этого процесса топлива.
В 1780-х годах изобретатель Александро Вольта сделал игрушечный пистолет в стволе которого при помощи электрической искры взрывалась смесь воздуха с водородом. В результате взрыва из ствола выталкивалась пробка. На первый взгляд это не имеет отношения к двигателю внутреннего сгорания, но именно это подтолкнуло изобретателей на возможность применения в двигателе внутреннего сгорания газа, как рабочего тела, и возможность воспламенения газа при помощи электрической искры.
В последствии некоторые изобретатели, беря за основу опыты Вольта, пытались сделать двигатели внутреннего сгорания, работающие на смеси водорода с воздухом.
Двигатель Лебона
Ярким событием в долгой истории создания двигателя внутреннего сгорания было изобретение способа производства искусственного горючего газа.Способ производства горючего газа методом сухой перегонки из дерева или каменного угля был предложен французским инженером Филиппом Лебоном в 1799 году. Даже без учёта значимости этого газа в истории развития двигателя внутреннего сгорания, это изобретение сыграло важную роль в истории человечества, этот газ в начале 19-го широко использовался для освещения, что позволило заменить дорогие свечи и сделать жизнь светлее. Потому этот газ часто назвался «светильным газом», но, иногда, по способу производства газ назывался «угольным газом». Очень скоро Лебон определил, что смесь газа с воздухом легко взрывается, выделяя при этом большое количество тепла, в результате чего происходит сильное расширение сгоревшей смеси, то есть создаётся необходимое давление, которое можно использовать для получения механической энергии. На основе этого открытия в 1801 году Лебон получил патент, на двигатель, работающий на светильном газе.
Предлагаемый Лебоном двигатель не сильно по конструкции отличался от парового двигателя, просто вместо пара, находящегося под давлением, Лебон предлагал вводить в цилиндр смесь светильного газа с воздухом и далее эту смесь поджигать. В конструкции двигателя предусматривалось два компрессора и смесительная камера. Один из компрессоров предварительно сжимал воздух, подаваемый в смесительную камеру, в то время как второй компрессор сжимал светильный газ, поступающий от газогенератора. Далее воздушногазовая смесь подавалась в цилиндр двигателя для последующего воспламенения. Необходимо отметить, что двигатель Лебона назывался двухсторонним двигателем, в таких конструкциях газ (рабочее тело) поочерёдно давит на поршень с двух сторон. В дополнение к этому Филипп Лебон, основываясь на сделанном Александро Вольта игрушечном пистолете, изобрёл электрическое зажигание, в котором использовалась электрическая искра. К сожалению, Филипп Лебон погиб в 1804 году. Его преждевременная кончина не позволила воплотить в жизнь мечты о создании запатентованного им газового двигателя внутреннего сгорания.
В памяти человечества Филипп Лебон остался как изобретатель светильного газа, который в течении нескольких десятилетий использовался для освещения городов. А для специалистов он помнится как изобретатель газового двигателя внутреннего сгорания и электрического зажигания.
В первой половине 19-го века множество изобретателей пытались создать работающий двигатель внутреннего сгорания, только в Англии за этот период было получено более 50 (по некоторым данным 100 или даже 200) патентов на двигатель внутреннего сгорания. Подобные патенты получали и изобретатели других стран. Некоторым изобретателям удавалось только запатентовать двигатели, у некоторых получилось создать работающие двигатели, но эти двигатели не получили дальнейшего развития. Работы некоторых из изобретателей были очень интересны, но описать все конструкции в пределах одной статьи невозможно. Поэтому в дальнейшем остановимся только на самых ярких событиях и личностях, сыгравших заметную роль в истории создания и развития двигателя внутреннего сгорания.
В 1824 году произошло очень важное для развития двигателей внутреннего сгорания событие. Французский физик и военный инженер Карно, на основе законов термодинамики, в своей работе «Размышления о движущей силе огня и о машинах, способных развивать эту силу» теоретически описал работу идеального теплового двигателя. Что особенно необходимо отметить в своей работе Карно теоретически обосновал необходимость сжатия горючей смеси перед воспламенением.
И не смотря на то, что Карно сам не создавал двигателя внутреннего сгорания, этот человек сыграл очень большую роль в создании и развитии теплового двигателя. Именно на теории Карно были созданы двигатели внутреннего сгорания Отто и Дизеля, являющиеся основой всех современных двигателей.
Двигатель Барсанти и Матечи
(Eugenio Barsanti и Felice Matteucci )
Итальянские изобретатели Барсанти и Матечи 12 июня 1854 года запатентовали в Лондоне свой двигатель внутреннего сгорания. Двигатель был запатентован в Лондоне, потому что итальянское законодательство того времени не обеспечивало надёжной международной защиты.
Это был двигатель со свободным поршнем, расширяющиеся газы, преодолевая усилие давления атмосферы и веса поршня, поднимали поршень вверх. Для воспламенения рабочей смеси использовалась электрическая искра. После охлаждения газов под поршнем образовывалось разрежение и поршень, под действием давления атмосферы, опускался вниз, производя при этом полезную механическую работу.
В последствии двигатель подобной конструкции был создан немецкими инженерами Отто и Лангеном, получивший широкое распространение и большой коммерческий успех.
На этом рисунке дана схема устройства двигателя Барсанти и Матечи.
Более подробна конструкция подобного двигателя будет рассмотрена при описании первого двигателя Отто.
Общий вид двигателя Барсанти и Матечи.
Двигатель Барсанти имел заметные преимущества по сравнению с широко применяемым в то время паровым двигателем, он был белее безопасным, компактным и его можно было быстро запустить в работу. Вес этого двигателя не позволял установить его на автомобиль, но он для этого не предназначался. Двигатель был предназначен для использования как источника механической энергии на мануфактурах, ремесленных мастерских или установки его на судах.
В некоторых источниках указывается, что двигатель Барсанти и Матечи был первым, практически используемым двигателем внутреннего сгорания. Но патент на этот двигатель был утерян, поэтому точно описать конструкцию двигателя не представляется возможным. Правда, сохранилось несколько финансовых документов подтверждающих штучное изготовление двигателя на заказ. Также сохранилось несколько старинных чертежей двигателя, но, рассматривая примеры, которые мне удалось найти, можно сказать, что конструкций двигателей было несколько, и что под каждый заказ изготавливался двигатель новой конструкции. Есть свидетельства, доказывающие, что штучно изготовленные двигатели устанавливались на судах или использовались как источник механической энергии на мануфактурах.
В 1856 году Барсанти и Матечи построили двухцилиндровый двигатель мощностью 5 л.с. в каждом цилиндре которого находилось два поршня, двигающиеся навстречу друг другу.
Музейная фотография одноцилиндрового двигателя Барсанти и Матечи
Шестерёнчатый механизм, преобразующий возвратно-поступательное движение поршня во вращение вала двигателя.
В большие шестерни, установленные на вал, очевидно, был встроен храповой механизм, а шестерня установленная вдоль оси вала была предназначена для синхронизации движения поршней. Когда один из поршней поднимался вверх, второй поршень опускался вниз.
Двигатель Барсанти с двумя поршнями
Двигатель Барсанти и Матечи с двумя, двигающимися навстречу поршнями
На этих трёх рисунках отображён двигатель Барсанти и Матечи, имеющий совершенно другую конструкцию. В цилиндр этого двигателя было установлено два поршня, двигающихся навстречу друг другу. При помощи зубчатой рейки усилие от поршней передавалось на шестерни, внутри которых был встроен храповой механизм. Для синхронизации движения поршней на оба поперечных вала были установлены конические шестерни, которые передавали вращение на общий продольный вал, на обоих концах которого тоже были установлены конические шестерни.
Найти более точную и достоверную информацию о двигателе Барсанти и Матечи у меня не получилось, хотя этот двигатель постоянно упоминается в статьях по истории двигателя внутреннего сгорания. Причем часто упоминается как первый двигатель, нашедший практическое применение, но не выпускавшийся серийно. Возможно, путаница возникает из-за того, что в Италии творили и другие инженеры, работающие над созданием двигателя внутреннего сгорания. Например, в 1856 году итальянский инженер Петро Венини создал работающий прототип двигателя мощностью 5 л.с., а в последующие годы он создал и более мощные двигатели, которые использовались как стационарные источники механической энергии на промышленных предприятиях Италии.
Двигатель Ленуара
(Жан Этьен Ленуар)
К середине 19-го века идея создания двигателя внутреннего сгорания висела в воздухе. Многие изобретатели в разных странах создавали опытные конструкции двигателей, работающих на смеси водорода и воздуха, на светильном газе, на угольной пыли и даже на жидком топливе, используя для этого различные горючие жидкости.
Но создать практически работающий двигатель внутреннего сгорания, работающей на светильном газе, и первым наладить его коммерческое производство удалось только бельгийскому инженеру Этьену Ленуару(1822-1900) ( Jean Joseph Etienne Lenoir ) в 1860 году.
Работая на бельгийском гальваническом заводе, Ленуар ознакомился с принципами электротехники. Эксперименты с электричеством, проводившиеся Ленуаром в 1859 году привели его к идее использования электрической искры для воспламенения воздушно-газовой смеси. Это привело его к решению создать двигатель, использующий этот принцип. Возможно, Ленуар был знаком с работами Лебона.
В 1860 году Ленуар получил патент на свой двигатель. И в течение этого же года Ленуар построил двигатель, работающий на основе полученного патента.
Многие инженеры, современники Ленуара, не считали его двигатель самостоятельным изобретением, поскольку Ленуар собрал вместе узлы и детали, широко применявшиеся и ранее. Но двигатель Ленуара оказался первым, практически работающим двигателем внутреннего сгорания, выпускавшимся серийно и получившим коммерческое продолжение.
Принципы работы двигателя Ленуара.
По своей компоновке и конструкции двигатель Ленуара имел все признаки паровой машины, в этом он почти не отличался от двигателя Лебона.
Как и в паровой машине, основой двигателя являлся цилиндр в центре которого находился поршень, перемещающийся от одного крайнего положения к другому. По существу в одном цилиндре были расположены две камеры сгорания.
Только в цилиндр двигателя подавался не пар под давлением, а подавалась смесь воздуха со светильным газом. При прохождении поршнем половины хода от крайнего положения, в освободившийся за поршнем объём цилиндра подавался светильный газ и воздух, перемешиваясь, они образовывали горючую воздушно-газовую смесь. Воздушно-газовая смесь, находящаяся в цилиндре под атмосферным давлением, воспламенялась при помощи электрической искры, происходило бурное сгорание смеси с её расширением, и вторую половину хода поршень проходил под воздействием усилия давления расширяющихся газов, что и обеспечивало полезную работу двигателя. Одновременно с этим открывшийся верхний золотниковый клапан обеспечивал выход отработавших газов с другой стороны поршня.
Машина была двойного действия с золотниковым распределением рабочего тела: нижний золотник обеспечивал поочередную подачу воздуха и газа в полости цилиндра, расположенные по разные стороны поршня, при этом верхний золотник обеспечивал поочередный выпуск отработавших продуктов сгорания противоположных полостей цилиндра.
Кривошипный механизм двигателя преобразовывал возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение маховика. За один оборот вала двигателя происходило два воспламенения воздушно-газовой смеси, поочередно с каждой стороны поршня, при этом сжатие смеси отсутствовало. На этом основании двигатель Ленуара попадает в группуатмосферных двигателей .
Устройство двигателя Ленуара
1 – Катушка Румкорфа; 2 – Гальванические батареи; 3 – Подшипник коленчатого вала; 4 – Коленчатый вал; 5 – Кривошип коленчатого вала; 6 – Маховик; 7 – Эксцентрик впускного золотникового клапана; 8 – Шток впускного клапана; 9 – Эксцентрик выпускного золотникового клапана; 10 – Шток выпускного клапана; 11 – Шатун; 12 – Шток поршня; 13 – Ползунковый распределитель зажигания; 14 – Поршень; 15 – Свеча зажигания задней камеры; 16 – Свеча зажигания передней камеры; 17 – Передняя камера цилиндра; 18 – Впускной золотниковый клапан; 19 – Выпускной золотниковый клапан; 20 – Цилиндр; 20 – Рубашка охлаждения.
Rochas ) тиражом 300 экземпляров издал книгу «Новый принцип работы двигательных машин, в коих топливо сжигается внутри цилиндра», в которой он обосновывал принципы работы четырехтактного двигателя внутреннего сгорания.
В своей работе Бо де Роше отметил важность предварительного сжатия рабочей смеси перед воспламенением. Эта брошюра была издана за 16 лет до момента регистрации патента немецкого инженера Николауса Отто, во всём мире считающегося изобретателем четырёхтактного двигателя сгорания с предварительным сжатием рабочей смеси.
Сам Бо де Роше двигатель не построил.
«Атмосферный двигатель»
В то время этим термином обозначались двигатели внутреннего сгорания, в которых отсутствовало сжатие рабочей смеси перед воспламенением.
В настоящее время этот термин имеет совсем другое значение. Современные двигатели могут быть с наддувом и без наддува. Двигатели, не имеющие наддува (принудительного нагнетания воздуха в систему впуска двигателя), называются атмосферными.
Катушка Румкорфа
Катушка Румкорфа , очень напоминает катушку зажигания современного двигателя внутреннего сгорания. Конструкция катушки довольно проста, на металлический сердечник намотаны две обмотки. Первичная – небольшое количество витков толстого провода, а вторичная – большое количество витков тонкого провода. При подсоединении и отсоединении первичной обмотки к гальваническим элементам (батареям) во вторичной обмотке кратковременно генерируется ток высокого напряжения.
История создания двигателей внутреннего сгорания газовые лампы стали успешно конкурировать с дорогостоящими свечами. Однако светильный газ годился не только для освещения.
В 1801 году Лебон взял патент на конструкцию газового двигателя. Принцип действия этой машины основывался на известном свойстве открытого им газа: его смесь с воздухом взрывалась при воспламенении с выделением большого количества теплоты. Продукты горения стремительно расширялись, оказывая сильное давление на окружающую среду. Создав соответствующие условия, можно использовать выделяющуюся энергию в интересах человека. В двигателе Лебона были предусмотрены два компрессора и камера смешения. Один компрессор должен был накачивать в камеру сжатый воздух, а другой – сжатый светильный газ из газогенератора. Газовоздушная смесь поступала потом в рабочий цилиндр, где воспламенялась. Двигатель был двойного действия, то есть попеременно действовавшие рабочие камеры находились по обе стороны поршня. По существу, Лебон вынашивал мысль о двигателе внутреннего сгорания, однако в 1804 году он погиб, не успев воплотить в жизнь свое изобретение.
В последующие годы несколько изобретателей из разных стран пытались создать работоспособный двигатель на светильном газе. Однако все эти попытки не привели к появлению на рынке двигателей, которые могли бы успешно конкурировать с паровой машиной. Честь создания коммерчески успешного двигателя внутреннего сгорания принадлежит бельгийскому инженеру Жану Этьену Ленуару. Работая на гальваническом заводе, Ленуар пришел к мысли, что топливовоздушную смесь в газовом двигателе можно воспламенять с помощью электрической искры, и решил построить двигатель на основе этой идеи.
Ленуар не сразу добился успеха. После того как удалось изготовить все детали и собрать машиВ 1864 году было выпущено уже более 300 таких двигателей разной мощности. Разбогатев, Ленуар перестал работать над усовершенствованием своей машины, и это предопределило ее судьбу- она была вытеснена с рынка более совершенным двигателем, созданным немецким изобретателем Августом Отто.
В 1864 году тот получил патент на свою модель газового двигателя и в том же году заключил договор с богатым инженером Лангеном для эксплуатации этого изобретения. Вскоре была создана фирма «Отто и Компания».
На первый взгляд, двигатель Отто представлял собой шаг назад по сравнению с двигателем Ленуара. Цилиндр был вертикальным. Вращаемый вал помещался над цилиндром сбоку. Вдоль оси поршня к нему была прикреплена рейка, связанная с валом. Двигатель работал следующим образом. Вращающийся вал поднимал поршень на 1/10 высоты цилиндра, в результате чего под поршнем образовывалось разряженное пространство и происходило всасывание смеси воздуха и газа. Затем смесь воспламенялась. Ни Отто, ни Ланген не владели достаточными знаниями в области электротехники и отказались от электрического зажигания. Воспламенение они осуществляли открытым пламенем через трубку. При взрыве давление под поршнем возрастало примерно до 4 атм. Под действием этого давления поршень поднимался, объем газа увеличивался и давление падало. При подъеме поршня специальный механизм отсоединял рейку от вала. Поршень сначала под давлением газа, а потом по инерции поднимался до тех пор, пока под ним не создавалось разряжение. Таким образом, энергия сгоревшего топлива использовалась в двигателе с максимальной полнотой. В этом заключалась главная оригинальная находка Отто. Рабочий ход поршня вниз начинался под действием атмосферного давления, и поПоскольку двигатели Отто были почти в пять раз экономичнее двигателей Ленуара, они сразу стали пользоваться большим спросом. В последующие годы их было выпущено около пяти тысяч штук. Отто упорно работал над усовершенствованием их конструкции. Вскоре зубчатую рейку заменила кривошипно-шатунная передача. Но самое существенное из его изобретений было сделано в 1877 году, когда Отто взял патент на новый двигатель с четырехтактным циклом. Этот цикл по сей день лежит в основе работы большинства газовых и бензиновых двигателей. В следующем году новые двигатели уже были запущены в производство.
Четырехтактный цикл был самым большим техническим достижением Отто. Но вскоре обнаружилось, что за несколько лет до его изобретения точно такой же принцип работы двигателя был описан французским инженером Бо де Рошем. Группа французских промышленников оспорила в суде патент Отто. Суд счел их доводы убедительными. Права Отто, вытекавшие из его патента, были значительно сокращены, в том числе было аннулировано его монопольное право на четырехтактный цикл.
Хотя конкуренты наладили выпуск четырехтактных двигателей, отработанная многолетним производством модель Отто все равно была лучшей, и спрос на нее не прекращался. К 1897 году было выпущено около 42 тысяч таких двигателей разной мощности. Однако то обстоятельство, что в качестве топлива использовался светильный газ, сильно суживало область применения первых двигателей внутреннего сгорания. Количество светильногазовых заводов было незначительно даже в Европе, а в России их вообще было только два- в Москве и Петербурге.
Поэтому не прекращались поиски нового горючего для двигателя внутреннего сгорания. Некоторые изобретатели пытались применить в качестве газа пары жиБрайтон в том же 1872 году придумал один из первых так называемых «испарительных» карбюраторов, но он действовал неудовлетворительно.
Работоспособный бензиновый двигатель появился только десятью годами позже. Изобретателем его был немецкий инженер Юлиус Даймлер. Много лет он работал в фирме Отто и был членом ее правления. В начале 80-х годов он предложил своему шефу проект компактного бензинового двигателя, который можно было бы использовать на транспорте. Отто отнесся к предложению Даймлера холодно. Тогда Даймлер вместе со своим другом Вильгельмом Майбахом принял смелое решение- 1882 году они ушли из фирмы Отто, приобрели небольшую мастерскую близ Штутгарта и начали работать над своим проектом.
Проблема, стоявшая перед Даймлером и Майбахом была не из легких: они решили создать двигатель, который не требовал бы газогенератора, был бы очень легким и компактным, но при этом достаточно мощным, чтобы двигать экипаж. Увеличение мощности Даймлер рассчитывал получить за счет увеличения частоты вращения вала, но для этого необходимо было обеспечить требуемую частоту воспламенения смеси. В 1883 году был создан первый бензиновый двигатель с зажиганием от раскаленной полой трубочки, открытой в цилиндр.
Первая модель бензинового двигателя предназначалась для промышленной стационарной установки.
Процесс испарения жидкого топлива в первых бензиновых двигателях заставлял желать лучшего. Поэтому настоящую революцию в двигателестроении произвело изобретение карбюратора. Создателем его считается венгерский инженер Донат Банки. В 1893 году взял патент на карбюратор с жиклером, который был прообразом всех современных карбюраторов. В отличие от своих предшественников Банки предлаПервые двигатели внутреннего сгорания были одноцилиндровыми, и, для того чтобы увеличить мощность двигателя, обычно увеличивали объем цилиндра. Потом этого стали добиваться увеличением числа цилиндров.
В конце XIX века появились двухцилиндровые двигатели, а с начала XX столетия стали распространяться четырехцилиндровые.
Источник http://tdiesel.ru/kto-sozdal-pervyi-avtomobil-s-benzinovym-dvigatelem-kakimi-byli-samye.html
Источник http://cial-auto.ru/stati/kto-izobrel-dvigatel.html
Источник http://yovape.ru/evacuation/kto-izobrel-pervyi-benzinovyi-dvigatel-istoriya-sozdaniya.html
