Invention du moteur combustion interne a permis à l’humanité de progresser de manière significative dans son développement. Désormais, les moteurs utilisés pour effectuer travail utile L'énergie libérée lors de la combustion du carburant est utilisée dans de nombreux domaines de l'activité humaine. Mais ces moteurs sont plus répandus dans les transports.
Toutes les centrales électriques sont constituées de mécanismes, de composants et de systèmes qui, en interaction les uns avec les autres, assurent la conversion de l'énergie libérée lors de la combustion de produits inflammables en mouvement de rotation vilebrequin. C'est ce mouvement qui constitue son œuvre utile.
Pour que ce soit plus clair, vous devez comprendre le principe de fonctionnement d'une centrale à combustion interne.
Principe d'opération
Lorsqu'un mélange combustible composé de produits inflammables et d'air brûle, davantage d'énergie est libérée. De plus, au moment où le mélange s'enflamme, son volume augmente considérablement, la pression à l'épicentre de l'inflammation augmente, en effet, une petite explosion se produit avec libération d'énergie. Ce processus est pris comme base.
Si la combustion a lieu dans un espace fermé, la pression générée lors de la combustion va exercer une pression sur les parois de cet espace. Si l'un des murs est rendu mobile, alors la pression, essayant d'augmenter le volume de l'espace clos, déplacera ce mur. Si vous attachez une sorte de tige à ce mur, elle fonctionnera déjà travail mécanique- en s'éloignant, il va pousser cette tige. En reliant la tige à la manivelle, lors du déplacement elle forcera la manivelle à tourner par rapport à son axe.
C'est le principe de fonctionnement Unité de puissance avec combustion interne - il y a un espace fermé (chemise de cylindre) avec une paroi mobile (piston). Le mur est relié par une tige (bielle) à la manivelle (vilebrequin). Ensuite, l'action inverse est effectuée - la manivelle, faisant tour complet autour de l'axe, pousse le mur avec la tige et revient ainsi en arrière.
Mais ce n'est qu'un principe de travail avec une explication de composants simples. En fait, le processus semble un peu plus compliqué, car il faut d'abord s'assurer que le mélange pénètre dans le cylindre, le comprimer pour un meilleur allumage, et également éliminer les produits de combustion. Ces actions sont appelées tacts.
Il y a 4 mesures au total :
- admission (le mélange entre dans le cylindre) ;
- compression (le mélange est comprimé en réduisant le volume à l'intérieur du liner par le piston) ;
- course motrice (après l'allumage, le mélange, du fait de sa dilatation, pousse le piston vers le bas) ;
- libération (élimination des produits de combustion de la cartouche pour fournir la partie suivante du mélange) ;
Courses du moteur à pistons
Il s'ensuit que seul le coup de travail a un effet utile, les trois autres sont préparatoires. Chaque coup est accompagné d'un certain mouvement du piston. Pendant l'admission et la course motrice, il se déplace vers le bas, et pendant la compression et l'épuisement, il monte. Et comme le piston est relié au vilebrequin, chaque course correspond à un certain angle de rotation de l'arbre autour de l'axe.
La mise en œuvre des cycles dans le moteur se fait de deux manières. Le premier est avec une combinaison de rythmes. Dans un tel moteur, toutes les courses sont effectuées en un tour complet du vilebrequin. C'est-à-dire un demi-tour de genoux. arbre, au niveau duquel le piston monte ou descend et est accompagné de deux courses. Ces moteurs sont appelés 2 temps.
La deuxième méthode consiste à mesurer séparément. Un mouvement du piston s'accompagne d'un seul coup. De ce fait, pour qu’un cycle complet de travail se produise, 2 tours de genoux sont nécessaires. arbre autour de l’axe. Ces moteurs sont désignés 4 temps.
Bloc-cylindres
Maintenant, la structure du moteur à combustion interne elle-même. La base de toute installation est le bloc-cylindres. Tous les composants se trouvent dedans et dessus.
Les caractéristiques de conception du bloc dépendent de certaines conditions : le nombre de cylindres, leur emplacement et la méthode de refroidissement. Le nombre de cylindres combinés dans un bloc peut varier de 1 à 16. De plus, les blocs avec un nombre impair de cylindres sont rares : parmi les moteurs actuellement produits, on ne trouve que des unités à un et trois cylindres. La plupart des unités sont livrées avec une paire de cylindres - 2, 4, 6, 8 et moins souvent 12 et 16.
Bloc quatre cylindres
Les centrales électriques de 1 à 4 cylindres ont généralement une disposition de cylindres en ligne. Si le nombre de cylindres est plus grand, ils sont disposés en deux rangées, avec un certain angle de position d'une rangée par rapport à l'autre, ce qu'on appelle les centrales électriques avec une position des cylindres en forme de V. Cette disposition a permis de réduire les dimensions du bloc, mais en même temps leur fabrication est plus difficile qu'avec une disposition en ligne.
Bloc à huit cylindres
Il existe un autre type de blocs dans lesquels les cylindres sont disposés sur deux rangées et avec un angle entre eux de 180 degrés. Ces moteurs sont appelés . On les trouve principalement sur les motos, bien qu'il existe également des voitures équipées de ce type de groupe motopropulseur.
Mais la condition du nombre de cylindres et de leur emplacement est facultative. Il existe des moteurs 2 et 4 cylindres avec une position des cylindres en forme de V ou opposée, ainsi que des moteurs 6 cylindres avec une disposition en ligne.
Il existe deux types de refroidissement utilisés centrales électriques- air et liquide. Dépend de caractéristique de conception bloc. Bloquer avec air conditionné plus petit en taille et structurellement plus simple, puisque les cylindres ne sont pas inclus dans sa conception.
Un bloc à refroidissement liquide est plus complexe : sa conception comprend des cylindres et une chemise de refroidissement est située au-dessus du bloc avec des cylindres. Le liquide circule à l'intérieur, évacuant la chaleur des cylindres. Dans ce cas, le bloc et l'enveloppe de refroidissement constituent un tout.
Le bloc est recouvert sur le dessus d'une plaque spéciale - la culasse (culasse). C'est l'un des composants qui fournit un espace fermé dans lequel se déroule le processus de combustion. Sa conception peut être simple, sans mécanismes supplémentaires, ou complexe.
mécanisme à manivelle
Inclus dans la conception du moteur, il assure la conversion du mouvement alternatif du piston dans le manchon en mouvement de rotation du vilebrequin. L'élément principal de ce mécanisme est le vilebrequin. Il dispose d'une liaison mobile avec le bloc-cylindres. Cette liaison assure la rotation de cet arbre autour de son axe.
Un volant d'inertie est fixé à une extrémité de l'arbre. Le travail du volant est de transmettre davantage le couple de l'arbre. Étant donné qu'un moteur à 4 temps n'a qu'un demi-tour avec action utile tous les deux tours du vilebrequin - la course motrice, le reste nécessite une action inverse, qui est effectuée par le volant d'inertie. Ayant une masse importante et tournant, de par son énergie cinétique il assure la rotation des genoux. arbre pendant les courses préparatoires.
Le cercle du volant d'inertie comporte une couronne dentée qui sert au démarrage de la centrale électrique.
De l'autre côté de l'arbre se trouve un engrenage d'entraînement la pompe à huile et un mécanisme de distribution de gaz, ainsi qu'une bride pour fixer la poulie.
Ce mécanisme comprend également des bielles, qui transmettent la force du piston au vilebrequin et inversement. Les bielles sont également fixées de manière mobile à l'arbre.
Surfaces du bloc-cylindres, genoux. L'arbre et les bielles ne se touchent pas directement au niveau des joints, entre eux se trouvent des paliers lisses - chemises.
Groupe cylindre-piston
Ce groupe comprend les chemises de cylindre, les pistons, les segments de piston et les axes. C'est dans ce groupe que se déroule le processus de combustion et que l'énergie libérée est transférée pour être convertie. La combustion se produit à l'intérieur du revêtement fermé d'un côté par la tête du bloc et de l'autre par le piston. Le piston lui-même peut se déplacer à l’intérieur du revêtement.
Pour assurer une étanchéité maximale à l'intérieur du manchon, segments de piston, qui empêchent le mélange et les produits de combustion de fuir entre les parois de la chemise et le piston.
Le piston est relié de manière mobile à la bielle au moyen d'un axe.
Mécanisme de distribution de gaz
La tâche de ce mécanisme est de fournir en temps opportun le mélange combustible ou ses composants au cylindre, ainsi que d'éliminer les produits de combustion.
Les moteurs à deux temps ne disposent pas de mécanisme en tant que tel. Dans celui-ci, l'alimentation en mélange et l'évacuation des produits de combustion sont réalisées par des fenêtres technologiques réalisées dans les parois du manchon. Il existe trois fenêtres de ce type : entrée, dérivation et sortie.
Le piston, en mouvement, ouvre et ferme l'une ou l'autre fenêtre, ce qui remplit le manchon de carburant et élimine les gaz d'échappement. L'utilisation d'une telle distribution de gaz ne nécessite pas de composants supplémentaires, la culasse d'un tel moteur est donc simple et sa tâche est uniquement d'assurer l'étanchéité du cylindre.
Le moteur 4 temps est doté d'un mécanisme de calage des soupapes. Le carburant d'un tel moteur est fourni par des trous spéciaux dans la culasse. Ces trous sont fermés par des vannes. Lorsqu'il est nécessaire d'alimenter en carburant ou d'évacuer les gaz de la bouteille, la vanne correspondante est ouverte. L'ouverture des vannes garantit arbre à cames, qui avec ses cames appuie au bon moment sur la valve requise et ouvre le trou. L'arbre à cames est entraîné par le vilebrequin.
Entraînement par courroie et chaîne de distribution
La disposition du mécanisme de distribution de gaz peut varier. Les moteurs sont produits avec un arbre à cames inférieur (situé dans le bloc-cylindres) et une soupape en tête (dans la culasse). La transmission de la force de l'arbre aux soupapes s'effectue par l'intermédiaire de tiges et de culbuteurs.
Les moteurs dans lesquels l'arbre et les vannes sont situés en haut sont plus courants. Avec cette disposition, l'arbre est également situé dans la culasse et il agit directement sur les soupapes, sans éléments intermédiaires.
Système d'alimentation
Ce système assure la préparation du carburant pour une alimentation ultérieure des cylindres. La conception de ce système dépend du carburant utilisé par le moteur. Le carburant principal est désormais extrait du pétrole, avec différentes fractions - essence et carburant diesel.
Les moteurs à essence ont deux types Système de carburant– carburateur et injection. Dans le premier système, la formation du mélange s'effectue dans le carburateur. Il distribue et alimente en carburant le flux d'air qui le traverse, puis ce mélange est acheminé vers les cylindres. Un tel système consiste à réservoir d'essence, conduites de carburant, pompe à carburant à vide et carburateur.
Système de carburateur
La même chose se fait dans les voitures à injection, mais leur dosage est plus précis. De plus, le carburant présent dans les injecteurs est ajouté au flux d'air déjà dans le tuyau d'admission via la buse. Cette buse atomise le carburant, ce qui assure une meilleure formation du mélange. Le système d'injection se compose d'un réservoir, d'une pompe située à l'intérieur, de filtres, de conduites de carburant et d'une rampe d'injection avec des injecteurs installés sur le collecteur d'admission.
Les diesels ont la même quantité de composants mélange de carburant produit séparément. Le mécanisme de distribution de gaz fournit uniquement de l'air aux bouteilles via les vannes. Le carburant est fourni aux cylindres séparément, par des injecteurs et sous haute pression. Consiste en ce système du réservoir, des filtres, de la pompe à carburant haute pression(pompe à essence) et injecteurs.
Récemment, des systèmes d'injection sont apparus qui fonctionnent sur le principe d'un système de carburant diesel - un injecteur à injection directe.
Le système d'élimination des gaz d'échappement assure l'élimination des produits de combustion des cylindres, la neutralisation partielle des substances nocives et la réduction du bruit lors de l'élimination des gaz d'échappement. Il se compose d'un collecteur d'échappement, d'un résonateur, d'un catalyseur (pas toujours) et d'un silencieux.
Système de lubrification
Le système de lubrification réduit la friction entre les surfaces d'interaction du moteur en créant un film spécial qui empêche le contact direct des surfaces. De plus, il élimine la chaleur et protège les éléments du moteur de la corrosion.
Le système de lubrification se compose d'une pompe à huile, d'un réservoir d'huile - un carter, d'une prise d'huile, filtre à l'huile, canaux par lesquels l'huile se déplace vers les surfaces frottantes.
Système de refroidissement
Maintien optimal température de fonctionnement Pendant le fonctionnement du moteur, il est assuré par le système de refroidissement. Deux types de systèmes sont utilisés : à air et à liquide.
Le système d'air produit un refroidissement en soufflant de l'air sur les cylindres. Pour meilleur refroidissement Les cylindres ont des ailettes de refroidissement.
DANS système liquide le refroidissement est effectué par un liquide qui circule dans la chemise de refroidissement en contact direct avec la paroi extérieure des revêtements. Ce système se compose d'une chemise de refroidissement, d'une pompe à eau, d'un thermostat, de tuyaux et d'un radiateur.
Système de mise à feu
Le système d'allumage est utilisé uniquement sur les moteurs à essence. Sur les moteurs diesel, le mélange est enflammé par compression, il n'a donc pas besoin d'un tel système.
Dans les voitures à essence, l'allumage s'effectue par une étincelle qui saute à un certain moment entre les électrodes d'une bougie de préchauffage installée dans la culasse afin que sa jupe se trouve dans la chambre de combustion du cylindre.
Le système d'allumage se compose d'une bobine d'allumage, d'un distributeur (distributeur), d'un câblage et de bougies d'allumage.
Équipement électrique
Alimente cet équipement en énergie électrique réseau de bord voiture, y compris le système d'allumage. Cet équipement démarre également le moteur. Il se compose d'une batterie, d'un générateur, d'un démarreur, d'un câblage et de divers capteurs qui surveillent le fonctionnement et l'état du moteur.
C'est toute la structure d'un moteur à combustion interne. Bien qu'il soit constamment amélioré, son principe de fonctionnement ne change pas ; seuls les composants et mécanismes individuels sont améliorés.
Développements modernes
La tâche principale à laquelle les constructeurs automobiles sont confrontés est de réduire la consommation de carburant et les émissions de substances nocives dans l'atmosphère. Par conséquent, ils améliorent constamment le système alimentaire, le résultat est l’apparition récente systèmes d'injection avec injection directe.
Des types de carburants alternatifs sont recherchés ; le dernier développement dans ce sens est jusqu'à présent l'utilisation d'alcools et d'huiles végétales comme carburant.
Les scientifiques tentent également d'établir la production de moteurs avec un principe de fonctionnement complètement différent. Il s'agit par exemple du moteur Wankel, mais jusqu'à présent, il n'y a pas eu de succès particulier.
Poireau automatiqueLa grande majorité des voitures utilisent des dérivés du pétrole comme carburant. Lorsque ces substances brûlent, des gaz sont libérés. Dans un espace confiné, ils créent une pression. Un mécanisme complexe perçoit ces charges et les transforme d’abord en mouvement de translation puis en mouvement de rotation. C'est la base du principe de fonctionnement du moteur à combustion interne. Ensuite, la rotation est transmise aux roues motrices.
Moteur à pistons
Quel est l’avantage d’un tel mécanisme ? Qu'as-tu donné ? nouveau principe fonctionnement d'un moteur à combustion interne ? Actuellement, il est équipé non seulement de voitures, mais aussi de véhicules agricoles et de chargement, de locomotives, de motos, de cyclomoteurs et de scooters. Des moteurs de ce type sont installés sur équipement militaire: chars, véhicules blindés de transport de troupes, hélicoptères, bateaux. Vous pouvez également penser aux tronçonneuses, tondeuses, motopompes, sous-stations génératrices et autres équipements mobiles qui utilisent du carburant diesel, de l'essence ou un mélange gazeux pour fonctionner.
Avant l'invention du principe de la combustion interne, le combustible, souvent solide (charbon, bois de chauffage), était brûlé dans une chambre séparée. A cet effet, une chaudière était utilisée pour chauffer l’eau. La vapeur était utilisée comme principale source de force motrice. Ces mécanismes étaient massifs et vastes. Ils étaient équipés de locomotives à vapeur et de bateaux à moteur. L'invention du moteur à combustion interne a permis de réduire considérablement les dimensions des mécanismes.
Système
Lorsque le moteur tourne, un certain nombre de processus cycliques se produisent constamment. Ils doivent être stables et passer dans un délai strictement défini. Cette condition assure fonctionnement ininterrompu tous les systèmes.
Pour les moteurs diesel, le carburant n’est pas préparé au préalable. Le système de distribution de carburant délivre le carburant du réservoir et le délivre sous haute pression aux cylindres. L'essence est pré-mélangée à l'air en cours de route.
Le principe de fonctionnement d'un moteur à combustion interne est tel que le système d'allumage enflamme ce mélange, et le mécanisme à manivelle reçoit, transforme et transmet l'énergie des gaz à la transmission. Le système de distribution de gaz libère les produits de combustion des cylindres et les évacue à l'extérieur du véhicule. Dans le même temps, le bruit d'échappement est réduit.
Le système de lubrification permet la rotation des pièces mobiles. Cependant, les surfaces frottantes s’échauffent. Le système de refroidissement garantit que la température ne dépasse pas les limites acceptables. Bien que tous les processus se déroulent mode automatique, ils doivent encore être surveillés. Ceci est assuré par le système de contrôle. Il transmet les données à la télécommande située dans la cabine du conducteur.
Un mécanisme assez complexe doit avoir un corps. Les principaux composants et assemblages y sont montés. Des équipements supplémentaires pour les systèmes assurant son fonctionnement normal sont situés à proximité et montés sur des supports amovibles.
Le bloc-cylindres abrite le mécanisme à manivelle. La charge principale des gaz combustibles brûlés est transférée au piston. Il est relié par une bielle au vilebrequin, qui convertit le mouvement de translation en mouvement de rotation.
Le bloc abrite également un cylindre. Le piston se déplace le long de son plan intérieur. Il comporte des rainures découpées pour accueillir les joints toriques. Ceci est nécessaire pour minimiser l'écart entre les plans et créer une compression.
La culasse est fixée au sommet du corps. Un mécanisme de distribution de gaz y est monté. Il se compose d'un arbre avec des excentriques, des culbuteurs et des soupapes. Leur ouverture et fermeture alternées assurent l'entrée du carburant dans le cylindre puis la libération des déchets de combustion.
Le carter du bloc-cylindres est monté au bas du boîtier. L'huile y coule après avoir lubrifié les joints de frottement des pièces de composants et de mécanismes. Il existe également des canaux à l’intérieur du moteur par lesquels circule le liquide de refroidissement.
Le principe de fonctionnement du moteur à combustion interne
L’essence du processus est la transformation d’un type d’énergie en un autre. Cela se produit lorsque le carburant est brûlé dans l’espace confiné d’un cylindre du moteur. Les gaz libérés se dilatent et une surpression se crée à l’intérieur de l’espace de travail. Le piston le reçoit. Il peut monter et descendre. Le piston est relié au vilebrequin au moyen d'une bielle. En fait, ce sont les principales parties du mécanisme à manivelle - l'unité principale chargée de convertir l'énergie chimique du carburant en mouvement de rotation de l'arbre.
Le principe de fonctionnement d'un moteur à combustion interne repose sur des cycles alternés. Lorsque le piston descend, le travail est terminé : le vilebrequin tourne d'un certain angle. Un volant d'inertie massif est fixé à une extrémité. Après avoir reçu une accélération, il continue de se déplacer par inertie, ce qui fait également tourner le vilebrequin. La bielle pousse maintenant le piston vers le haut. Il prend une position de travail et est à nouveau prêt à reprendre l'énergie du combustible enflammé.
Particularités
Le principe de fonctionnement du moteur à combustion interne voitures particulières le plus souvent basé sur la conversion de l’énergie de l’essence brûlée. Les camions, tracteurs et équipements spéciaux sont principalement équipés de moteurs diesel. Le gaz liquéfié peut également être utilisé comme carburant. Les moteurs diesel n'ont pas de système d'allumage. L'inflammation du carburant se produit à cause de la pression créée dans la chambre de travail du cylindre.
Le cycle de fonctionnement peut être complété en un ou deux tours de vilebrequin. Dans le premier cas, quatre temps se produisent : admission de carburant et allumage, course motrice, compression et évacuation des gaz d'échappement. Un moteur à combustion interne à deux temps effectue un cycle complet en un tour de vilebrequin. Dans ce cas, d'un seul coup, le carburant est injecté et comprimé, et dans le second, l'allumage, la course motrice et les gaz d'échappement sont libérés. Le rôle du mécanisme de distribution de gaz dans les moteurs de ce type est joué par le piston. En montant et en descendant, il ouvre alternativement les fenêtres d'entrée de carburant et de sortie des gaz d'échappement.
Outre les moteurs à combustion interne à pistons, il existe également des moteurs à combustion interne à turbine, à réaction et combinés. La conversion de l'énergie du carburant en marche avant du véhicule s'effectue selon différents principes. La conception du moteur et des systèmes auxiliaires est également très différente.
Pertes
Malgré le fait que le moteur à combustion interne soit fiable et stable, son efficacité n'est pas assez élevée, comme cela peut paraître à première vue. En termes mathématiques, le rendement d'un moteur à combustion interne est en moyenne de 30 à 45 %. Cela suggère que la majeure partie de l’énergie du combustible brûlé est gaspillée.
Le rendement des meilleurs moteurs à essence ne peut être que de 30 %. Et seulement des moteurs diesel massifs et économiques, qui ont beaucoup mécanismes supplémentaires et les systèmes peuvent convertir efficacement jusqu'à 45 % de l'énergie du combustible en termes de puissance et de travail utile.
La conception d’un moteur à combustion interne ne peut éliminer les pertes. Une partie du carburant n’a pas le temps de brûler et part avec les gaz d’échappement. Un autre élément de perte est la consommation d'énergie pour vaincre divers types de résistance lors du frottement des surfaces de contact des pièces de composants et de mécanismes. Et une autre partie est consacrée à l'activation des systèmes du moteur qui assurent son fonctionnement normal et ininterrompu.
INTRODUCTION
Dans les temps anciens, les gens actionnaient des mécanismes simples avec leurs mains ou avec l’aide d’animaux. Ensuite, ils ont appris à exploiter la puissance du vent en naviguant sur des voiliers. Ils ont également appris à utiliser le vent pour faire tourner des moulins à vent qui moudraient les grains en farine. Plus tard, ils ont commencé à utiliser l’énergie de l’écoulement de l’eau dans les rivières pour faire tourner des roues hydrauliques. Ces roues pompaient et faisaient monter l’eau ou alimentaient divers mécanismes.
L'histoire de l'apparition des moteurs thermiques remonte à un passé lointain. Bien que le moteur à combustion interne soit un mécanisme très complexe. Et la fonction remplie par la dilatation thermique dans les moteurs à combustion interne n'est pas aussi simple qu'il y paraît à première vue. Et les moteurs à combustion interne n’existeraient pas sans l’utilisation de la dilatation thermique des gaz.
Objectif du travail :
Considérons un moteur à combustion interne.
Tâches:
1. Étudiez la théorie des moteurs à combustion externe et interne.
2. Construire un modèle basé sur la théorie des moteurs à combustion interne.
3. Considérez l'impact des moteurs à combustion interne sur l'environnement.
4. Créez un livret sur le thème : « Moteur à combustion interne ».
Hypothèse:
Les centrales électriques les plus utilisées pour les automobiles sont les moteurs à combustion interne, dans lesquels le processus de combustion du carburant, libérant de la chaleur et la convertissant en travail mécanique, se produit directement dans les cylindres. Sur la plupart voitures modernes des moteurs à combustion interne sont installés.
Pertinence:
La physique et les lois physiques font partie intégrante de nos vies.
La technologie, les bâtiments, divers processus se déroulant dans notre monde, tout cela relève de la physique. Nous ne pouvons pas vivre sans connaître au moins les lois élémentaires de cette science. La physique est donc une science pertinente et non vieillissante.
Le sujet de notre travail aidera les étudiants à comprendre et à assimiler au premier coup d'œil les processus les plus courants dans le monde qui nous entoure, mais complexes dans leur structure.
RÉSULTATS DE RECHERCHE
Moteur à combustion interne
Croissance significative dans tous les secteurs économie nationale nécessite de déplacer un grand nombre de marchandises et de passagers. Une maniabilité élevée, une maniabilité et une adaptabilité au travail dans diverses conditions font de la voiture l'un des principaux moyens de transport de marchandises et de passagers. Par action transport routier représente plus de 80 % du fret transporté tous modes de transport confondus et plus de 70 % du trafic de passagers. Derrière dernières années des usines industrie automobile de nombreux échantillons de modernisés et de nouveaux technologie automobile, y compris pour Agriculture, la construction, le commerce, les industries pétrolières, gazières et forestières. Il existe actuellement un grand nombre de dispositifs utilisant la dilatation thermique des gaz. De tels appareils comprennent moteur à carburateur, diesels, turboréacteurs, etc.
Les moteurs thermiques peuvent être divisés en deux groupes principaux :
1. Moteurs à combustion externe.
2. Moteurs à combustion interne.
En étudiant le sujet de la leçon « Moteurs à combustion interne » en 8e année, nous nous sommes intéressés à ce sujet. Nous vivons dans monde moderne, dans lequel la technologie joue un rôle important. Non seulement l’équipement que nous utilisons à la maison, mais aussi celui que nous conduisons : une voiture. En regardant la voiture, j’étais convaincu que les moteurs sont une partie nécessaire de la voiture. Peu importe qu'il soit vieux ou nouvelle voiture. Par conséquent, nous avons décidé d'aborder le sujet du moteur à combustion interne, que nous utilisions auparavant et maintenant.
Pour comprendre dispositif de moteur à combustion interne, nous avons décidé de le créer nous-mêmes et c'est ce que nous avons imaginé.
Fabrication de moteurs à combustion interne
Matériel: carton, colle, fil, moteur, engrenages, pile 9V.
Progrès de fabrication
1. Fabriquer un vilebrequin en carton (découper un cercle)
2. Nous avons fabriqué une bielle (plié une feuille de carton rectangulaire 15*8 en deux et encore 90 degrés), aux extrémités de laquelle nous avons fait des trous
3. Un piston a été fabriqué à partir de carton dans lequel des trous ont été pratiqués (pour les axes de piston)
4. Les axes de piston ont été adaptés à la taille du trou du piston en enroulant une petite feuille de carton.
5. À l'aide d'un axe de piston, le piston a été fixé à la bielle et à l'aide d'un fil, la bielle a été fixée au vilebrequin.
6. Le cylindre a été roulé à la taille du piston et le carter à la taille du vilebrequin (le carter est une boîte pour le vilebrequin)
7. Nous avons assemblé le mécanisme de rotation du vilebrequin (à l'aide d'engrenages et d'un moteur), de sorte que lorsque grande vitesse moteur, le mécanisme de rotation développait des vitesses plus basses (afin qu'il puisse faire tourner le vilebrequin avec la bielle et le piston)
8. Un mécanisme rotatif a été fixé au vilebrequin et placé dans le carter (en fixant le mécanisme de distribution à la paroi du carter)
9. Le piston a été placé dans le cylindre et le cylindre a été collé au carter.
10. On connecte les deux fils + et – provenant du moteur à la batterie et observons le mouvement du piston.
Vue externe du modèle
Vue du modèle à l'intérieur
Application des moteurs à combustion interne
La dilatation thermique a trouvé son application dans divers technologies modernes. En particulier, nous pouvons parler de l'utilisation de la dilatation thermique du gaz en génie thermique. Par exemple, ce phénomène est utilisé dans divers moteurs thermiques, c'est-à-dire dans les moteurs à combustion interne et externe :
* Moteurs rotatifs;
* Moteurs à réaction ;
* Turboréacteurs ;
* Unités de turbine à gaz ;
* Moteurs Wankel ;
* Moteurs Stirling ;
* Centrales nucléaires.
La dilatation thermique de l'eau est utilisée dans Turbines à vapeur etc. Tout cela, à son tour, a trouvé une large diffusion dans divers secteurs de l'économie nationale. Par exemple, les moteurs à combustion interne sont les plus largement utilisés :
* Installations de transports ;
* Machines agro-culturelles.Équipements agro-culturels.
Dans l'énergie stationnaire, les moteurs à combustion interne sont largement utilisés :
* Dans les petites centrales électriques ;
* Trains énergétiques ;
* Centrales électriques de secours.
Les ICE se sont également répandus comme entraînement pour les compresseurs et les pompes pour l'approvisionnement en gaz, pétrole, carburant liquide, etc. via des pipelines, pendant les travaux d'exploration et pour entraîner les plates-formes de forage lors du forage de puits dans les champs de gaz et de pétrole.
Les turboréacteurs sont largement utilisés dans l’aviation. Les turbines à vapeur sont le principal moteur d'entraînement des générateurs électriques dans les centrales thermiques. Les turbines à vapeur sont également utilisées pour entraîner des soufflantes centrifuges, des compresseurs et des pompes.
Il y a même voitures à vapeur, mais ils n'étaient pas répandus en raison de leur complexité de conception.
La dilatation thermique est également utilisée dans divers relais thermiques, dont le principe de fonctionnement est basé sur la dilatation linéaire d'un tube et d'une tige constitués de matériaux avec différents coefficients de température de dilatation linéaire.
Impact des moteurs thermiques sur l'environnement
L'impact négatif des moteurs thermiques sur l'environnement est associé à l'action de divers facteurs.
Premièrement, lors de la combustion de carburant, l'oxygène de l'atmosphère est utilisé, ce qui entraîne une diminution progressive de la teneur en oxygène de l'air.
Deuxièmement, la combustion du carburant s'accompagne du rejet de dioxyde de carbone dans l'atmosphère.
Troisièmement, lorsque le charbon et le pétrole sont brûlés, l’atmosphère est polluée par des composés azotés et soufrés, nocifs pour la santé humaine. UN moteurs de voitureémettent chaque année 2 à 3 tonnes de plomb dans l’atmosphère.
Les émissions de substances nocives dans l'atmosphère ne sont pas le seul aspect de l'impact des moteurs thermiques sur la nature. Selon les lois de la thermodynamique, la production d’énergie électrique et mécanique ne peut en principe être réalisée sans rejeter des quantités importantes de chaleur dans l’environnement. Cela ne peut que conduire à une augmentation progressive de la température moyenne sur Terre.
Méthodes de lutte contre les effets néfastes des moteurs thermiques sur l'environnement
Une façon de réduire les voies de pollution environnement associé à l'utilisation dans les voitures de moteurs diesel, au lieu de moteurs à essence à carburateur, dans le carburant desquels des composés de plomb ne sont pas ajoutés.
Le développement de voitures utilisant des moteurs électriques ou des moteurs utilisant de l’hydrogène comme carburant au lieu de moteurs à essence est prometteur.
Une autre solution consiste à augmenter le rendement des moteurs thermiques. À l'Institut de synthèse pétrochimique du nom. A.V. Topchiev RAS développé Technologies les plus récentes conversion du dioxyde de carbone en méthanol (alcool méthylique) et éther diméthylique, augmentant la productivité des appareils de 2 à 3 fois avec une réduction significative de la consommation d'électricité. Un nouveau type de réacteur a été créé ici, dans lequel la productivité a été multipliée par 2 à 3.
L'introduction de ces technologies réduira l'accumulation de dioxyde de carbone dans l'atmosphère et contribuera non seulement à créer des matières premières alternatives pour la synthèse de nombreux composés organiques, dont est aujourd'hui la base du pétrole, mais également à résoudre les problèmes environnementaux mentionnés ci-dessus. .
CONCLUSION
Grâce à nos travaux, nous pouvons tirer les conclusions suivantes :
Il n’y aurait pas de moteurs à combustion interne sans le recours à la dilatation thermique des gaz. Et on s'en convainc facilement en examinant en détail le principe de fonctionnement des moteurs à combustion interne, leurs cycles de fonctionnement - tout leur travail repose sur l'utilisation de la dilatation thermique des gaz. Mais les moteurs à combustion interne ne constituent qu’une application spécifique de la dilatation thermique. Et à en juger par les avantages que la dilatation thermique apporte aux humains grâce à un moteur à combustion interne, on peut juger des avantages de ce phénomène dans d'autres domaines de l'activité humaine.
Et laissez passer l'ère des moteurs à combustion interne, laissez-les avoir de nombreux défauts, laissez apparaître de nouveaux moteurs qui ne polluent pas l'environnement interne et n'utilisent pas la fonction de dilatation thermique, mais les premiers profiteront aux gens pendant longtemps, et les gens en parleront avec bienveillance après plusieurs centaines d'années, parce qu'ils ont amené l'humanité à un nouveau niveau de développement, et après l'avoir dépassé, l'humanité s'est élevée encore plus haut.
Littérature
1. Lecteur en physique : A. S. Enochovich - M. : Education, 1999
2. Detlaf A. A., Yavorsky B. M. Cours de physique : - M., Ecole Supérieure., 1989.
3. Kabardin O. F. Physique : Documents de référence : Éducation 1991.
4. Ressources Internet.
Chefs de chantier :
Shavrova T. G. professeur de physique,
Bachurin D.N. professeur d'informatique.
Établissement d'enseignement municipal
«École secondaire Pervomayskaya n°2»
District de Biysk de la région de l'Altaï
Chacun de nous possède une certaine voiture, mais seuls certains conducteurs réfléchissent au fonctionnement du moteur de la voiture. Vous devez également comprendre que seuls les spécialistes travaillant dans une station-service doivent connaître parfaitement la structure d'un moteur de voiture. Par exemple, beaucoup d'entre nous ont des appareils électroniques, mais cela ne signifie pas que nous devons comprendre comment ils fonctionnent. Nous les utilisons simplement aux fins prévues. Cependant, avec une voiture, la situation est un peu différente.
Nous comprenons tous que L'apparition de problèmes dans un moteur de voiture affecte directement notre santé et notre vie. Depuis bon fonctionnement Le groupe motopropulseur affecte souvent la qualité de conduite, ainsi que la sécurité des personnes à bord de la voiture. Pour cette raison, nous vous recommandons de prêter attention à l'étude de cet article sur le fonctionnement d'un moteur de voiture et en quoi il consiste.
Histoire du développement des moteurs automobiles
Traduit de la langue latine originale, moteur ou moteur signifie « mis en mouvement ». Aujourd'hui, un moteur est un dispositif spécifique conçu pour convertir un type d'énergie en énergie mécanique. Les moteurs à combustion interne les plus populaires aujourd’hui, il en existe différents types. Le premier moteur de ce type est apparu en 1801, lorsque le Français Philippe Lebon a breveté un moteur fonctionnant au gaz de lampe. Ensuite, August Otto et Jean Etienne Lenoir ont présenté leurs développements. On sait qu'August Otto fut le premier à breveter un moteur 4 temps. À ce jour, la structure du moteur est restée pratiquement inchangée.
En 1872, le moteur américain fait ses débuts, fonctionnant au kérosène. Cependant, cette tentative pouvait difficilement être qualifiée de réussie, car le kérosène ne pouvait pas exploser normalement dans les cylindres. À peine 10 ans plus tard, Gottlieb Daimler présentait sa version du moteur, qui fonctionnait à l'essence et fonctionnait plutôt bien.
Considérons types modernes de moteurs de voiture et voyons à lequel d'entre eux appartient votre voiture.
Types de moteurs de voiture
Puisque le moteur à combustion interne est considéré comme le plus répandu à notre époque, considérons les types de moteurs dont presque toutes les voitures sont équipées aujourd’hui. ICE est loin d'être meilleur type moteur, mais c'est ce qui est utilisé dans de nombreux véhicules.
Classification des moteurs de voiture :
- Moteurs diesel. Manches Gas-oil effectué dans les cylindres à l'aide de buses spéciales. De tels moteurs ne nécessitent pas d’énergie électrique pour fonctionner. Ils n'en ont besoin que pour démarrer le groupe motopropulseur.
- Moteurs à essence. Ils peuvent également être injectés. Aujourd'hui, plusieurs types de systèmes d'injection sont utilisés. Ces moteurs fonctionnent à l'essence.
- Moteurs à gaz. Ces moteurs peuvent utiliser du gaz comprimé ou liquéfié. Ces gaz sont produits en transformant le bois, le charbon ou la tourbe en combustible gazeux.
Fonctionnement et conception du moteur à combustion interne
Le principe de fonctionnement d'un moteur de voiture- C'est une question qui intéresse presque tous les propriétaires de voitures. Lors de la première connaissance de la structure du moteur, tout semble très compliqué. Cependant, en réalité, grâce à une étude minutieuse, la conception du moteur devient tout à fait claire. Si nécessaire, les connaissances sur le principe de fonctionnement du moteur peuvent être utilisées dans la vie.
1. Bloc-cylindres est une sorte de carter de moteur. À l’intérieur se trouve un système de canaux utilisé pour refroidir et lubrifier le groupe motopropulseur. Il sert de base à équipement supplémentaire, par exemple, le carter et .
2. Pistons, qui est un verre métallique creux. Sur sa partie supérieure se trouvent des « rainures » pour les segments de piston.
3. Segments de piston. Les anneaux situés en bas sont appelés anneaux racleurs d'huile et ceux du haut sont appelés anneaux de compression. Les anneaux supérieurs assurent un niveau élevé de compression ou de compression du mélange carburant-air. Les anneaux sont utilisés pour garantir l’étanchéité de la chambre de combustion et servent également de joints pour empêcher l’huile de pénétrer dans la chambre de combustion.
4. Mécanisme à manivelle. Responsable du transfert de l'énergie alternative du mouvement du piston au vilebrequin du moteur.
De nombreux passionnés de voitures ne savent pas qu'en réalité le principe de fonctionnement d'un moteur à combustion interne est assez simple. Il s'écoule d'abord des buses vers la chambre de combustion, où il se mélange à l'air. Ensuite, il produit une étincelle qui enflamme le mélange air-carburant, le faisant exploser. Les gaz qui en résultent déplacent le piston vers le bas, au cours duquel il transmet le mouvement correspondant. vilebrequin. Le vilebrequin commence à faire tourner la transmission. Après cela, un ensemble d'engrenages spéciaux transmet le mouvement aux roues avant ou essieu arrière(selon le lecteur, peut-être les quatre).
C’est exactement ainsi que fonctionne un moteur de voiture. Désormais, vous ne pourrez plus vous laisser tromper par des spécialistes sans scrupules qui entreprendront la réparation du groupe motopropulseur de votre voiture.
Ceci est la partie introductive d'une série d'articles consacrés à Moteur à combustion interne, qui est une brève excursion dans l'histoire, racontant l'évolution du moteur à combustion interne. En outre, l'article abordera les premières voitures.
Les parties suivantes décriront en détail les différents moteurs à combustion interne :
Bielle et piston
Rotatif
Turboréacteur
Jet
Le moteur était installé sur un bateau capable de remonter la Saône. Un an plus tard, après essais, les frères reçoivent un brevet pour leur invention, signé par Napoléon Bonoparte, pour une durée de 10 ans.
Il serait plus correct d'appeler ce moteur un moteur à réaction, puisque son rôle consistait à pousser l'eau hors d'un tuyau situé sous le fond du bateau...
Le moteur se composait d'une chambre d'allumage et d'une chambre de combustion, d'un soufflet pour l'injection d'air, d'un distributeur de carburant et d'un dispositif d'allumage. Le carburant du moteur était de la poussière de charbon.
Le soufflet injectait un courant d'air mélangé à de la poussière de charbon dans la chambre d'allumage où la mèche fumante enflammait le mélange. Après cela, le mélange partiellement enflammé (la poussière de charbon brûle relativement lentement) est entré dans la chambre de combustion où il a complètement brûlé et une expansion s'est produite.
Ensuite, la pression des gaz a poussé l'eau hors du tuyau d'échappement, ce qui a fait bouger le bateau, après quoi le cycle s'est répété.
Le moteur fonctionnait en mode impulsionnel avec une fréquence d'environ 12 i/min.
Après un certain temps, les frères ont amélioré le carburant en y ajoutant de la résine, puis l'ont remplacé par de l'huile et ont conçu un système d'injection simple.
Au cours des dix années suivantes, le projet n'a connu aucun développement. Claude est allé en Angleterre pour promouvoir l'idée du moteur, mais a gaspillé tout l'argent et n'a rien obtenu, et Joseph s'est lancé dans la photographie et est devenu l'auteur de la première photographie au monde, "Vue depuis une fenêtre".
En France, dans la maison-musée Niepce, une réplique du « Pyréolophore » est exposée.
Un peu plus tard, de Riva a monté son moteur sur un chariot à quatre roues qui, selon les historiens, est devenu la première voiture équipée d'un moteur à combustion interne.
À propos de Alessandro Volta
Volta a été le premier à placer des plaques de zinc et de cuivre dans de l'acide pour produire des électricité, créant la première source de courant chimique au monde ("Colonne Volta").
En 1776, Volta a inventé un pistolet à gaz - le « pistolet Volta », dans lequel le gaz explosait à partir d'une étincelle électrique.
En 1800, il construisit une batterie chimique, qui permettait de produire de l'électricité grâce à des réactions chimiques.
L'unité de mesure de la tension électrique - Volt - porte le nom de Volta.
UN- cylindre, B- "bougie d'allumage, C-pistons, D- "ballon" à hydrogène, E- cliquet, F- soupape d'évacuation des gaz d'échappement, g- poignée pour contrôler la vanne.
L’hydrogène était stocké dans un « ballon » relié par un tuyau à une bouteille. L'alimentation en carburant et en air, ainsi que l'allumage du mélange et l'évacuation des gaz d'échappement étaient effectués manuellement, à l'aide de leviers.
Principe d'opération:
L'air est entré dans la chambre de combustion par la soupape d'évacuation des gaz d'échappement.
La vanne se fermait.
La vanne d'alimentation en hydrogène du ballon a été ouverte.
Le robinet se fermait.
En appuyant sur le bouton, une décharge électrique était appliquée à la « bougie ».
Le mélange s'est enflammé et a soulevé le piston.
La soupape d'évacuation des gaz d'échappement s'est ouverte.
Le piston est tombé sous son propre poids (il était lourd) et a tiré une corde qui a fait passer les roues à travers un bloc.
Après cela, le cycle s'est répété.
En 1813, de Riva construisit une autre voiture. C'était un chariot d'environ six mètres de long, avec des roues de deux mètres de diamètre et pesant près d'une tonne.
La voiture a pu parcourir 26 mètres avec un chargement de pierres (environ 700 livres) et quatre hommes, à une vitesse de 3 km/h.
À chaque cycle, la machine se déplaçait de 4 à 6 mètres.
Peu de ses contemporains prenaient cette invention au sérieux, et l'Académie française des sciences affirmait que le moteur à combustion interne ne rivaliserait jamais en termes de performances avec la machine à vapeur.
En 1833, l'inventeur américain Lemuel Wellman Wright, a déposé un brevet pour un moteur à combustion interne à gaz à deux temps refroidi par eau.
(voir ci-dessous) dans son livre « Gas and Oil Engines », il a écrit ce qui suit à propos du moteur Wright :
« Le dessin du moteur est très fonctionnel et les détails sont soigneusement travaillés. L'explosion du mélange agit directement sur le piston, qui fait tourner le vilebrequin grâce à une bielle. Par apparence Le moteur ressemble à une machine à vapeur à haute pression dans laquelle le gaz et l'air sont fournis par des pompes provenant de réservoirs séparés. Le mélange situé dans des récipients sphériques s'est enflammé pendant que le piston montait jusqu'au PMH (point mort haut) et le poussait vers le bas/vers le haut. En fin de course, la soupape s’ouvrait et libérait les gaz d’échappement dans l’atmosphère.
On ne sait pas si ce moteur a déjà été construit, mais il en existe un dessin :
En 1838, l'ingénieur anglais William Barnett a reçu un brevet pour trois moteurs à combustion interne.
Le premier moteur est un simple effet à deux temps (le carburant brûlé uniquement d'un côté du piston) avec pompes séparées pour le gaz et l'air. Le mélange était enflammé dans un cylindre séparé, puis le mélange brûlant s'écoulait dans le cylindre de travail. L'admission et l'échappement s'effectuaient via des vannes mécaniques.
Le deuxième moteur répétait le premier, mais était à double effet, c'est-à-dire que la combustion se produisait alternativement des deux côtés du piston.
Le troisième moteur était également à double effet, mais avait des fenêtres d'entrée et de sortie dans les parois du cylindre qui s'ouvraient lorsque le piston atteignait le point extrême (comme dans les moteurs à deux temps modernes). Cela a permis de libérer automatiquement les gaz d'échappement et d'admettre une nouvelle charge du mélange.
Une caractéristique distinctive du moteur Barnett était que le mélange frais était comprimé par le piston avant l'allumage.
Dessin d'un des moteurs de Barnett :
En 1853-57, les inventeurs italiens Eugenio Barzanti et Felice Matteucci ont développé et breveté un moteur à combustion interne à deux cylindres d'une puissance de 5 l/s.
Le brevet a été délivré par le bureau de Londres car la loi italienne ne pouvait garantir une protection suffisante.
La construction du prototype a été confiée à Bauer & Co. de Milan" (Helvétique), et achevé au début de 1863. Le succès de la machine, bien plus efficace que la machine à vapeur, fut si grand que l'entreprise commença à recevoir des commandes du monde entier.
Premier moteur Barzanti-Matteucci monocylindre :
Modèle de moteur bicylindre Barzanti-Matteucci :
Matteucci et Barzanti ont conclu un accord pour la production du moteur avec l'une des sociétés belges. Barzanti se rendit en Belgique pour superviser personnellement les travaux et mourut subitement du typhus. Avec la mort de Barzanti, tous les travaux sur le moteur ont cessé et Matteucci a repris son ancien travail d'ingénieur hydraulique.
En 1877, Matteucci a affirmé que lui et Barzanti étaient les principaux créateurs du moteur à combustion interne et que le moteur construit par August Otto était très similaire au moteur Barzanti-Matteucci.
Les documents relatifs aux brevets Barzanti et Matteucci sont conservés dans les archives de la bibliothèque du Musée Galilée de Florence.
L'invention la plus importante de Nikolaus Otto était le moteur avec cycle à quatre temps- Cycle d'Otton. Ce cycle sous-tend encore aujourd’hui le fonctionnement de la plupart des moteurs à gaz et à essence.
Le cycle à quatre temps était le plus grand réalisation technique Otto, mais on découvrit bientôt que plusieurs années avant son invention, exactement le même principe de fonctionnement du moteur avait été décrit par l'ingénieur français Beau de Rochas. (voir au dessus). Un groupe d'industriels français a contesté le brevet d'Otto devant les tribunaux, et le tribunal a trouvé leurs arguments convaincants. Les droits d'Otto sur son brevet ont été considérablement réduits, y compris l'annulation de son monopole sur le cycle à quatre temps.
Malgré le fait que les concurrents ont commencé à produire des moteurs à quatre temps, le modèle d’Otto, prouvé par de nombreuses années d’expérience, restait le meilleur et la demande ne s’est pas arrêtée. En 1897, environ 42 000 de ces moteurs de puissance variable étaient produits. Cependant, le fait que le gaz d’éclairage soit utilisé comme combustible a considérablement réduit leur champ d’application.
Le nombre d'usines d'éclairage et de gaz était insignifiant même en Europe, et en Russie il n'y en avait que deux - à Moscou et à Saint-Pétersbourg.
En 1865, l'inventeur français Pierre Hugo a reçu un brevet pour une machine qui était un moteur vertical monocylindre à double effet qui utilisait deux pompes en caoutchouc entraînées par un vilebrequin pour fournir le mélange.
Hugo conçut plus tard un moteur horizontal similaire au moteur Lenoir.
Musée des Sciences, Londres.
En 1870, l'inventeur austro-hongrois Samuel Marcus Siegfried a conçu un moteur à combustion interne fonctionnant au carburant liquide et l'a installé sur un chariot à quatre roues.
Aujourd'hui, cette voiture est bien connue sous le nom de « la première voiture Marcus ».
En 1887, en collaboration avec Bromovsky & Schulz, Marcus construisit une deuxième voiture, la Second Marcus Car.
En 1872, un inventeur américain a breveté un moteur à combustion interne à deux cylindres à pression constante fonctionnant au kérosène.
Brayton a appelé son moteur le « Ready Motor ».
Le premier cylindre servait de compresseur, poussant l'air dans la chambre de combustion, dans laquelle du kérosène était continuellement alimenté. Dans la chambre de combustion, le mélange s'enflammait et, à travers le mécanisme à bobine, il pénétrait dans le deuxième - le cylindre de travail. Une différence significative par rapport aux autres moteurs était que mélange air-carburant brûlé progressivement et à pression constante.
Ceux qui s'intéressent aux aspects thermodynamiques du moteur peuvent en savoir plus sur le cycle de Brayton.
En 1878, ingénieur écossais Sir (fait chevalier en 1917) développé le premier moteur à deux temps avec inflammation du mélange comprimé. Il l'a breveté en Angleterre en 1881.
Le moteur fonctionnait d'une manière curieuse : l'air et le carburant étaient fournis au cylindre droit, où ils étaient mélangés et ce mélange était poussé dans le cylindre gauche, où le mélange était enflammé par une bougie d'allumage. Une expansion s'est produite, les deux pistons sont tombés, du cylindre gauche (par le tuyau de gauche) des gaz d'échappement ont été libérés et une nouvelle portion d'air et de carburant a été aspirée dans le cylindre droit. Suite à l'inertie, les pistons se sont levés et le cycle s'est répété.
En 1879, construit une essence complètement fiable deux temps moteur et a reçu un brevet pour celui-ci.
Cependant, le véritable génie de Benz s'est manifesté dans le fait que, dans des projets ultérieurs, il a pu combiner divers appareils. (accélérateur, allumage commandé par batterie, bougie d'allumage, carburateur, embrayage, boîte de vitesses et radiateur) sur leurs produits, qui sont à leur tour devenus une norme pour l'ensemble de l'industrie de la construction mécanique.
En 1883, Benz fonde la société « Benz & Cie » pour produire moteurs à gaz et en 1886 breveté quatre temps le moteur qu'il utilisait dans ses voitures.
Grâce au succès de Benz & Cie, Benz a pu concevoir des voitures sans chevaux. Combinant son expérience dans la fabrication de moteurs et sa passion de longue date dans la conception de vélos, il construisit en 1886 sa première voiture et l'appela « Benz Patent Motorwagen ».
Le design ressemble fortement à un tricycle.
Moteur à combustion interne monocylindre à quatre temps d'un volume utile de 954 cm3, monté sur " Benz Brevet Motorwagen".
Le moteur était équipé d'un grand volant (utilisé non seulement pour une rotation uniforme, mais également pour le démarrage), d'un réservoir d'essence de 4,5 litres, d'un carburateur de type évaporatif et d'un tiroir par lequel le carburant entrait dans la chambre de combustion. L'allumage était produit par une bougie d'allumage de conception propre à Benz, dont la tension était fournie par une bobine Ruhmkorff.
Le refroidissement était à eau, mais pas en cycle fermé, mais par évaporation. La vapeur s'échappait dans l'atmosphère, la voiture devait donc être ravitaillée non seulement en essence, mais aussi en eau.
Le moteur développait une puissance de 0,9 ch. à 400 tr/min et a accéléré la voiture à 16 km/h.
Karl Benz au volant de sa voiture.
Un peu plus tard, en 1896, Karl Benz invente moteur boxer (ou moteur plat), dans lequel les pistons atteignent en même temps le point mort haut, s'équilibrant ainsi.
Musée Mercedes-Benz à Stuttgart.
En 1882, l'ingénieur anglais James Atkinson a inventé le cycle Atkinson et le moteur Atkinson.
Le moteur Atkinson est essentiellement un moteur à quatre temps. Le cycle d'Otto, mais avec modifié mécanisme à manivelle. La différence était que dans le moteur Atkinson, les quatre temps se produisaient en un seul tour du vilebrequin.
L'utilisation du cycle Atkinson dans le moteur a permis de réduire la consommation de carburant et de réduire le bruit de fonctionnement grâce à une pression d'échappement plus faible. De plus, ce moteur ne nécessitait pas de boîte de vitesses pour entraîner le mécanisme de distribution de gaz, puisque l'ouverture des soupapes entraînait le vilebrequin.
Malgré de nombreux avantages (y compris le contournement des brevets d'Otto) le moteur n'était pas largement utilisé en raison de la complexité de la fabrication et de quelques autres défauts.
Le cycle Atkinson vous permet d'obtenir le meilleur indicateurs environnementaux et l'efficacité, mais nécessite grande vitesse. À basse vitesse, il produit relativement peu de couple et peut caler.
Aujourd'hui, le moteur Atkinson est utilisé sur voitures hybrides « Toyota Prius" et " Lexus HS 250h ".
En 1884, l'ingénieur britannique Edward Butler, à l'exposition de vélos « Stanley Cycle Show » de Londres, a présenté des dessins d'une voiture à trois roues avec moteur à essence combustion interne, et en 1885 il le construisit et le montra à la même exposition, l'appelant « Vélocycle ». De plus, Butler fut le premier à utiliser le mot essence.
Le brevet du « Vélocycle » a été délivré en 1887.
Le Velocycle était équipé d'un moteur à essence monocylindre à quatre temps équipé d'une bobine d'allumage, d'un carburateur, d'un accélérateur et liquide refroidi. Le moteur développait une puissance d'environ 5 ch. avec un volume de 600 cm3, et a accéléré la voiture à 16 km/h.
Au fil des années, Butler a amélioré les performances de son véhicule, mais n'a pas pu le tester en raison de la « loi du drapeau rouge ». (publié en 1865), Par lequel Véhicules ne doit pas dépasser des vitesses supérieures à 3 km/h. De plus, il devait y avoir trois personnes dans la voiture, dont l'une devait marcher devant la voiture avec un drapeau rouge. (ce sont des mesures de sécurité) .
Dans le magazine anglais Mechanic de 1890, Butler écrivait : « Les autorités ont interdit l'utilisation de l'automobile sur les routes et, par conséquent, je refuse tout développement ultérieur. »
En raison du manque d'intérêt du public pour la voiture, Butler l'a mise au rebut et a vendu les droits de brevet à Harry J. Lawson. (fabricant de vélos), qui a poursuivi la production du moteur destiné à être utilisé sur les bateaux.
Butler lui-même a ensuite commencé à créer des articles de papeterie et moteurs de navires.
En 1891, Herbert Aykroyd Stewart, en collaboration avec Richard Hornsby and Sons, a construit le moteur Hornsby-Akroyd, dans lequel du carburant (kérosène) était injecté sous pression dans caméra supplémentaire (en raison de sa forme, on l'appelait une « boule chaude »), monté sur la culasse et relié à la chambre de combustion par un passage étroit. Le carburant s'est enflammé à partir des parois chaudes de la chambre supplémentaire et s'est précipité dans la chambre de combustion.
1. Caméra supplémentaire (balle chaude).
2. Cylindre.
3. Pistons.
4. Carter.
Pour démarrer le moteur, un chalumeau a été utilisé pour chauffer la chambre supplémentaire (après le démarrage, il était chauffé par les gaz d'échappement). Pour cette raison, le moteur Hornsby-Akroyd qui était le prédécesseur moteur diesel conçu par Rudolf Diesel, souvent appelé « semi-diesel ». Cependant, un an plus tard, Aykroyd améliore son moteur en y ajoutant une « chemise d'eau » (brevet de 1892), qui permet d'augmenter la température dans la chambre de combustion en augmentant le taux de compression, et désormais il n'y a plus de besoin de source supplémentaire chauffage
En 1893, Rudolf Diesel a reçu des brevets pour un moteur thermique et un "cycle de Carnot" modifié intitulé "Méthode et appareil pour convertir haute température travailler."
En 1897, à l'usine d'ingénierie d'Augsbourg (depuis 1904 HOMME), avec la participation financière des sociétés Friedrich Krupp et des frères Sulzer, le premier moteur diesel fonctionnel de Rudolf Diesel a été créé
La puissance du moteur était de 20 Puissance en chevauxà 172 tr/min, rendement 26,2% et pesant cinq tonnes.
C'était de loin supérieur moteurs existants Otto avec un rendement de 20 % et des turbines à vapeur marines avec un rendement de 12 %, qui ont suscité un vif intérêt de l'industrie pour différents pays.
Le moteur diesel était à quatre temps. L'inventeur a découvert que l'efficacité d'un moteur à combustion interne augmente en augmentant le taux de compression du mélange combustible. Mais il est impossible de trop comprimer le mélange combustible, car alors la pression et la température augmentent et il s'enflamme spontanément à l'avance. Par conséquent, Diesel a décidé de comprimer non pas le mélange combustible, mais de l'air pur, et à la fin de la compression, d'injecter du carburant dans le cylindre sous forte pression.
Depuis la température air comprimé atteint 600-650 °C, le carburant s'enflamme spontanément et les gaz, en se dilatant, déplacent le piston. Ainsi, Diesel a réussi à augmenter considérablement l'efficacité du moteur, à se débarrasser du système d'allumage et à utiliser un carburateur à la place. pompe à carburant haute pression
En 1933, Elling écrivait prophétiquement : «Lorsque j'ai commencé à travailler sur la turbine à gaz en 1882, j'étais fermement convaincu que mon invention serait très demandée dans l'industrie aéronautique.»
Malheureusement, Elling est décédé en 1949, avant l’avènement de l’ère de l’aviation à turboréacteur.
La seule photo que j'ai pu trouver.
Peut-être que quelqu'un trouvera quelque chose sur cet homme au Musée norvégien de la technologie.
En 1903, Konstantin Eduardovich Tsiolkovsky, dans la revue « Scientific Review » a publié un article « Exploration des espaces mondiaux avec des instruments à réaction », dans lequel il a prouvé pour la première fois qu'une fusée est un appareil capable de voler dans l'espace. L'article proposait également la première conception d'un missile à longue portée. Son corps était une chambre métallique oblongue équipée de moteur à réaction liquide (qui est aussi un moteur à combustion interne). Il a proposé d'utiliser l'hydrogène et l'oxygène liquides respectivement comme combustible et comme comburant.
Cela vaut probablement la peine de terminer la partie historique sur cette note relative aux fusées spatiales, puisque le 20e siècle est arrivé et que les moteurs à combustion interne ont commencé à être produits partout.
Postface philosophique...
K.E. Tsiolkovsky pensait que dans un avenir proche, les gens apprendraient à vivre, sinon pour toujours, du moins pour très longtemps. À cet égard, il y aura peu d'espace (de ressources) sur Terre et il faudra des navires pour se déplacer vers d'autres planètes. Malheureusement, quelque chose s'est mal passé dans ce monde, et avec l'aide des premiers missiles, les gens ont décidé de simplement détruire les leurs...
Merci à tous ceux qui lisent.
Tous droits réservés © 2016
Toute utilisation de matériel n'est autorisée qu'avec un lien actif vers la source.
