Šī ir ievaddaļa rakstu sērijai, kas veltīta Iekšdedzes dzinējs, kas ir īsa atkāpe vēsturē, vēstot par iekšdedzes dzinēja evolūciju. Arī rakstā tiks skartas pirmās automašīnas.
Šajās daļās tiks detalizēti aprakstīti dažādie ICE:
Klaņa un virzulis
Rotējošais
Turboreaktīvais dzinējs
strūklu
Dzinējs tika uzstādīts laivā, kas spēja kuģot augšup pa Saonas upi. Gadu vēlāk, pēc pārbaudes, brāļi saņēma patentu savam izgudrojumam, ko parakstīja Napoleons Bonoparts, uz 10 gadiem.
Vispareizāk šo dzinēju būtu saukt par reaktīvo dzinēju, jo tā uzdevums bija izspiest ūdeni no caurules, kas atrodas zem laivas dibena ...
Dzinējs sastāvēja no aizdedzes kameras un sadegšanas kameras, gaisa iesmidzināšanas silfona, degvielas padeves un aizdedzes ierīces. Ogļu putekļi kalpoja kā degviela dzinējam.
Plēšas iepludināja gaisa strūklu, kas sajaukts ar ogļu putekļiem, aizdedzes kamerā, kur kūpošs dakts aizdedzināja maisījumu. Pēc tam daļēji aizdedzinātais maisījums (ogļu putekļi deg salīdzinoši lēni) nokļuva degkamerā, kur pilnībā izdega un notika izplešanās.
Tālāk gāzu spiediens izspieda ūdeni no izplūdes caurules, kas lika laivai kustēties, pēc kā cikls tika atkārtots.
Dzinējs darbojās impulsa režīmā ar frekvenci ~12 apgr./min.
Kādu laiku vēlāk brāļi uzlaboja degvielu, pievienojot tai sveķus, un vēlāk to aizstāja ar eļļu un izstrādāja vienkāršu iesmidzināšanas sistēmu.
Nākamo desmit gadu laikā projekts nesaņēma nekādu attīstību. Klods devās uz Angliju, lai popularizētu dzinēja ideju, taču viņš izšķērdēja visu naudu un neko nesasniedza, un Džozefs sāka fotografēt un kļuva par pasaulē pirmās fotogrāfijas Skats no loga autoru.
Francijā, Nīpsas mājā-muzejā, tiek izstādīta "Pireolofora" kopija.
Nedaudz vēlāk de Riva uzstādīja savu dzinēju uz četrriteņu universāla, kas, pēc vēsturnieku domām, kļuva par pirmo automašīnu ar iekšdedzes dzinēju.
Par Alesandro Voltu
Volta vispirms ievietoja cinka un vara plāksnes skābē, lai radītu nepārtrauktu elektrisko strāvu, radot pasaulē pirmo ķīmiskās strāvas avotu. ("Voltaic Pillar").
1776. gadā Volta izgudroja gāzes pistoli - "Voltas pistoli", kurā gāze eksplodēja no elektriskās dzirksteles.
1800. gadā viņš uzbūvēja ķīmisko akumulatoru, kas ļāva ražot elektroenerģiju ķīmisko reakciju rezultātā.
Elektriskā sprieguma mērvienība Volt ir nosaukta Volta vārdā.
A- cilindrs, B- "aizdedzes svece, C- virzulis, D- "balons" ar ūdeņradi, E- sprūdrata, F- izplūdes gāzu vārsts, G- vārsta vadības rokturis.
Ūdeņradis tika uzglabāts "balonā", kas savienots ar cauruli ar cilindru. Degvielas un gaisa padeve, kā arī maisījuma aizdedzināšana un izplūdes gāzu emisija tika veikta manuāli, izmantojot sviras.
Darbības princips:
Gaiss ieplūda sadegšanas kamerā caur izplūdes gāzu vārstu.
Vārsts bija aizvērts.
Tika atvērts vārsts ūdeņraža padevei no lodītes.
Jaucējkrāns bija aizvērts.
Nospiežot pogu, "svecei" tika pielietota elektriskā izlāde.
Maisījums mirgoja un pacēla virzuli uz augšu.
Tika atvērts izplūdes gāzu vārsts.
Virzulis nokrita zem sava svara (tas bija smags) un pavilka virvi, kas grieza riteņus cauri blokam.
Pēc tam cikls tika atkārtots.
1813. gadā de Riva uzbūvēja citu automašīnu. Tas bija apmēram sešus metrus garš vagons, kura riteņi bija divu metru diametrā un sver gandrīz tonnu.
Automašīna ar akmeņu kravu spēja nobraukt 26 metrus (apmēram 700 mārciņas) un četri vīrieši, ar ātrumu 3 km/h.
Ar katru ciklu automašīna pārvietojās 4-6 metrus.
Tikai daži no viņa laikabiedriem uztvēra šo izgudrojumu nopietni, un Francijas Zinātņu akadēmija apgalvoja, ka dzinējs iekšējā degšana nekad nekonkurēs veiktspējā ar tvaika dzinēju.
1833. gadā, amerikāņu izgudrotājs Lemuels Velmans Raits, reģistrēja patentu divtaktu gāzes dzinējs ar ūdeni dzesējama iekšējā degšana.
(Skatīt zemāk) Savā grāmatā Gāzes un eļļas dzinēji Raits par dzinēju rakstīja:
“Dzinēja rasējums ir ļoti funkcionāls un detaļas ir rūpīgi izstrādātas. Maisījuma sprādziens iedarbojas tieši uz virzuli, kas griež kloķvārpstu caur savienojošo stieni. Autors izskats dzinējs ir kā tvaika dzinējs augstspiediena, kurā gāzi un gaisu piegādā sūkņi no atsevišķām tvertnēm. Maisījums sfēriskajos tvertnēs tika aizdedzināts, kamēr virzulis pacēlās līdz TDC (augšējais mirušais centrs), un spieda to uz leju/uz augšu. Cikla beigās vārsts atveras un izlaiž izplūdes gāzes atmosfērā.
Nav zināms, vai šis dzinējs kādreiz tika uzbūvēts, taču ir tā zīmējums:
1838. gadā, angļu inženieris Viljams Bārnets saņēma patentu trīs iekšdedzes dzinējiem.
Pirmais dzinējs ir divtaktu viendarbības dzinējs (degviela dega tikai vienā virzuļa pusē) ar atsevišķiem sūkņiem gāzei un gaisam. Maisījums tika aizdedzināts atsevišķā cilindrā, un pēc tam degošais maisījums ieplūda darba cilindrā. Ieplūde un izplūde tika veikta caur mehāniskiem vārstiem.
Otrais dzinējs atkārtoja pirmo, bet bija divkāršas darbības, tas ir, degšana notika pārmaiņus abās virzuļa pusēs.
Trešais dzinējs arī bija divkāršas darbības, bet tam bija ieplūdes un izplūdes logi cilindru sienās, kas atveras, kad virzulis sasniedz savu galējo punktu (kā mūsdienu divtaktu dzinējos). Tas ļāva automātiski atbrīvot izplūdes gāzes un ielaist jaunu maisījuma lādiņu.
Barnett dzinēja īpatnība bija tā, ka svaigais maisījums pirms aizdedzes tika saspiests ar virzuli.
Viena Bārneta dzinēja rasējums:
1853.-57.gadā, itāļu izgudrotāji Eugenio Barzanti un Felice Matteucci izstrādāja un patentēja divu cilindru iekšdedzes dzinēju ar jaudu 5 l/s.
Patentu izdeva Londonas birojs, jo Itālijas tiesību akti nevarēja garantēt pietiekamu aizsardzību.
Prototipa būvniecība tika uzticēta Bauer & Co. no Milānas" (Helvetica), un pabeigta 1863. gada sākumā. Dzinēja panākumi, kas bija daudz efektīvāki par tvaika dzinēju, bija tik lieliski, ka uzņēmums sāka saņemt pasūtījumus no visas pasaules.
Agrīnais viena cilindra Barzanti-Matteucci dzinējs:
Divu cilindru Barzanti-Matteucci dzinēja modelis:
Matteucci un Barzanti noslēdza līgumu par dzinēja ražošanu ar vienu no Beļģijas uzņēmumiem. Barzanti aizbrauca uz Beļģiju, lai personīgi uzraudzītu darbu, un pēkšņi nomira no tīfa. Līdz ar Barzanti nāvi viss darbs pie dzinēja tika pārtraukts, un Matteucci atgriezās savā iepriekšējā darbā kā hidrotehniskais inženieris.
1877. gadā Matteucci apgalvoja, ka viņš un Barzanti ir galvenie iekšdedzes dzinēja radītāji, un Augusta Otto būvētais dzinējs bija ļoti līdzīgs Barzanti-Matteucci dzinējam.
Dokumenti, kas attiecas uz Barzanti un Matteuči patentiem, tiek glabāti Florences Museo Galileo bibliotēkas arhīvā.
Vissvarīgākais Nikolausa Otto izgudrojums bija dzinējs ar četrtaktu cikls- Otto cikls. Šis cikls joprojām ir pamatā lielākajai daļai gāzes un benzīna dzinēju darbības līdz šai dienai.
Četrtaktu cikls bija lielākais tehniskais sasniegums Oto, taču drīz vien izrādījās, ka dažus gadus pirms viņa izgudrojuma tieši tādu pašu dzinēja darbības principu aprakstīja franču inženieris Bo de Roča (Skatīt iepriekš). Franču rūpnieku grupa apstrīdēja Otto patentu tiesā, tiesa viņu argumentus atzina par pārliecinošiem. Otto tiesības saskaņā ar viņa patentu tika ievērojami samazinātas, tostarp tika atcelts viņa monopols četrtaktu ciklā.
Neskatoties uz to, ka konkurenti uzsāka četrtaktu dzinēju ražošanu, ar ilggadēju pieredzi izstrādātais Otto modelis joprojām bija labākais, un pieprasījums pēc tā neapstājās. Līdz 1897. gadam tika saražoti aptuveni 42 tūkstoši šo dzinēju. dažāda jauda. Tomēr fakts, ka vieglā gāze tika izmantota kā degviela, ievērojami sašaurināja to piemērošanas jomu.
Apgaismes un gāzes iekārtu skaits bija niecīgs pat Eiropā, un Krievijā tādas bija tikai divas - Maskavā un Sanktpēterburgā.
1865. gadā, franču izgudrotājs Pjērs Igo saņēma patentu mašīnai, kas bija vertikāls viena cilindra divkāršas darbības dzinējs, kurā maisījuma padevei tika izmantoti divi gumijas sūkņi, kurus darbināja kloķvārpstas.
Vēlāk Hugo izstrādāja horizontālu dzinēju, kas bija līdzīgs Lenuāra dzinējam.
Zinātnes muzejs, Londona.
1870. gadā, Austroungārijas izgudrotājs Samuels Markuss Zigfrīds konstruēja iekšdedzes dzinēju, kas darbojas ar šķidro degvielu, un uzstādīja to uz četrriteņu ratiem.
Mūsdienās šī automašīna ir plaši pazīstama kā "Pirmais Markusa auto".
1887. gadā, sadarbojoties ar Bromovsky & Schulz, Markuss uzbūvēja otru automašīnu, otro Marcus Car.
1872. gadā, amerikāņu izgudrotājs patentēja divu cilindru pastāvīga spiediena iekšdedzes dzinēju, kas darbojas ar petroleju.
Braitons savu dzinēju nosauca par "Ready Motor".
Pirmais cilindrs kalpoja kā kompresors, kas piespieda gaisu sadegšanas kamerā, kurā nepārtraukti tika piegādāta arī petroleja. Sadegšanas kamerā maisījums tika aizdedzināts un caur spoles mehānismu iekļuva otrajā - darba cilindrā. Būtiska atšķirība no citiem dzinējiem bija tā, ka gaisa un degvielas maisījums dega pakāpeniski un nemainīgā spiedienā.
Tie, kurus interesē dzinēja termodinamiskie aspekti, var lasīt par Braitona ciklu.
1878. gadā, skotu inženieris kungs (iecelts bruņinieku kārtā 1917. gadā izstrādāja pirmo divtaktu iekšdedzes dzinēju. Viņš to patentēja Anglijā 1881. gadā.
Dzinējs strādāja kuriozā veidā: gaiss un degviela tika padots labajā cilindrā, kur tas tika sajaukts un šis maisījums tika iestumts kreisajā cilindrā, kur maisījums tika aizdedzināts no sveces. Notika izplešanās, abi virzuļi nokrita no kreisā cilindra (caur kreiso atzarojuma cauruli) tika izmestas izplūdes gāzes, un labajā cilindrā tika iesūkta jauna gaisa un degvielas porcija. Pēc inerces virzuļi pacēlās un cikls atkārtojās.
1879. gadā, uzbūvēja pilnīgi uzticamu benzīnu divtaktu dzinēju un saņēma par to patentu.
Tomēr patiesais Benz ģēnijs izpaudās faktā, ka turpmākajos projektos viņš spēja apvienot dažādas ierīces. (drosele, akumulatora dzirksteļaizdedze, aizdedzes svece, karburators, sajūgs, pārnesumkārba un radiators) uz saviem produktiem, kas savukārt kļuva par standartu visai mašīnbūves nozarei.
Benzs 1883. gadā nodibināja uzņēmumu Benz & Cie gāzes dzinēju ražošanai un 1886. gadā patentēja četrtaktu dzinējs, ko viņš izmantoja savās automašīnās.
Pateicoties Benz & Cie panākumiem, Benz varēja iekļūt bezzirga pajūgu projektēšanā. Apvienojot dzinēju izgatavošanas pieredzi un ilgstošu hobiju - velosipēdu projektēšanu, līdz 1886. gadam viņš uzbūvēja savu pirmo automašīnu un nosauca to par "Benz Patent Motorwagen".
Dizains ļoti atgādina trīsriteni.
Viena cilindra četrtaktu iekšdedzes dzinējs ar darba tilpumu 954 cm3., Uzstādīts uz " Benz patents".
Dzinējs bija aprīkots ar lielu spararatu (izmanto ne tikai vienmērīgai rotācijai, bet arī iedarbināšanai), 4,5 litru gāzes tvertni, iztvaikošanas tipa karburatoru un spoles vārstu, caur kuru degkamerā nonāca degviela. Aizdedzi ražoja paša Benz dizaina aizdedzes svece, ko baroja Ruhmkorff spole.
Dzesēšana bija ūdens, bet ne slēgts cikls, bet gan iztvaikošana. Tvaiki izkļuvuši atmosfērā, tā ka auto bija jāuzpilda ne tikai ar benzīnu, bet arī ūdeni.
Dzinējs attīstīja 0,9 ZS jaudu. pie 400 apgr./min un paātrināja automašīnu līdz 16 km/h.
Kārlis Benzs brauc ar savu automašīnu.
Nedaudz vēlāk, 1896. gadā, Karls Benzs izgudroja boksera dzinējs (vai plakans dzinējs), kurā virzuļi vienlaikus sasniedz augšējo miršanas punktu, tādējādi līdzsvarojot viens otru.
Mercedes-Benz muzejs Štutgartē.
1882. gadā Angļu inženieris Džeimss Atkinsons izgudroja Atkinsona ciklu un Atkinsona dzinēju.
Atkinsona dzinējs būtībā ir četrtaktu dzinējs. Otto cikls, bet ar modificētu kloķa mehānisms. Atšķirība bija tāda, ka Atkinsona dzinējā visi četri takti notika vienā kloķvārpstas apgriezienā.
Atkinsona cikla izmantošana dzinējā ļāva samazināt degvielas patēriņu un samazināt troksni darbības laikā zemāka izplūdes spiediena dēļ. Turklāt šim dzinējam nebija nepieciešama pārnesumkārba, lai darbinātu gāzes sadales mehānismu, jo vārstu atvēršana iekustināja kloķvārpsta.
Neskatoties uz vairākām priekšrocībām (tostarp Otto patentu apiešana) dzinējs netika plaši izmantots ražošanas sarežģītības un dažu citu trūkumu dēļ.
Atkinsona cikls ļauj iegūt labāko vides sniegumu un ekonomija, bet prasa liels ātrums. Pie zemiem apgriezieniem tas rada salīdzinoši mazu griezes momentu un var apstāties.
Tagad Atkinsona dzinējs tiek izmantots hibrīdautomobiļos. Toyota Prius un Lexus HS 250h.
1884. gadā, britu inženieris Edvards Batlers Stenlija velo izstādē Londonā demonstrēja trīsriteņu automašīnas rasējumus ar benzīna iekšdedzes dzinējs, un 1885. gadā viņš to uzbūvēja un parādīja tajā pašā izstādē, nosaucot to par "Velocycle". Tāpat Batlers bija pirmais, kurš lietoja šo vārdu benzīns.
Patents "Velocycle" tika izdots 1887. gadā.
Velocycle bija aprīkots ar viena cilindra četrtaktu benzīna dzinēju, kas aprīkots ar aizdedzes spoli, karburatoru, droseļvārstu un šķidruma dzesēšanu. Dzinējs attīstīja aptuveni 5 ZS jaudu. ar tilpumu 600 cm3, un paātrināja automašīnu līdz 16 km / h.
Gadu gaitā Batlers uzlaboja sava transportlīdzekļa veiktspēju, taču viņam liedza iespēju to pārbaudīt "Sarkanā karoga likuma" dēļ. (publicēts 1865. gadā), saskaņā ar kuru transportlīdzekļi nedrīkst pārsniegt ātrumu vairāk par 3 km/h. Turklāt automašīnā bija paredzēts atrasties trīs cilvēki, no kuriem vienam vajadzēja iet mašīnas priekšā ar sarkano karogu. (šie ir drošības pasākumi) .
Grāmatā The English Mechanic's 1890 Batlers rakstīja: "Iestādes aizliedz izmantot automašīnu uz ceļiem, tāpēc es atsakos no turpmākas attīstības."
Sabiedrības intereses trūkuma dēļ par automašīnu Batlers to sadalīja metāllūžņos un pārdeva patenta tiesības Harijam J. Lousonam. (velosipēdu ražotājs), kurš turpināja ražot dzinēju izmantošanai laivās.
Pats Batlers pārgāja uz stacionāro un kuģu dzinēji.
1891. gadā, Herberts Eikroids Stjuarts sadarbībā ar Ričardu Hornsbiju un Sons uzbūvēja Hornsbija-Akroida dzinēju, kurā zem spiediena tika iesmidzināta degviela (petroleja). papildu kamera (formas dēļ to sauca par "karsto bumbu") uzstādīts uz cilindra galvas un savienots ar sadegšanas kameru ar šauru eju. Degviela tika aizdedzināta no papildu kameras karstajām sienām un ieplūda sadegšanas kamerā.
1. Papildu kamera (karstā bumba).
2. Cilindrs.
3. Virzulis.
4. Kārters.
Dzinēja iedarbināšanai tika izmantots pūtējs, kas sildīja papildu kameru (pēc palaišanas tas tika uzkarsēts ar izplūdes gāzēm). Šī iemesla dēļ Hornsby-Akroyd dzinējs, kas bija Rūdolfa Dīzela konstruētā dīzeļdzinēja priekštecis, ko bieži dēvē par "pusdīzeli". Tomēr gadu vēlāk Eikroids uzlaboja savu dzinēju, pievienojot tam “ūdens apvalku” (patents no 1892. gada), kas ļāva paaugstināt temperatūru sadegšanas kamerā, palielinot kompresijas pakāpi, un tagad vairs nebija vajadzības papildu apkures avots.
1893. gadā, Rūdolfs Dīzelis saņēma patentus siltuma dzinējam un modificētam "Carnot ciklam" ar nosaukumu "Metode un aparāts siltuma pārvēršanai darbā".
1897. gadā "Augsburgas mašīnbūves rūpnīcā" (kopš 1904. gada MAN), ar Frīdriha Krupa un brāļu Sulceru uzņēmumu finansiālu līdzdalību tika izveidots pirmais Rūdolfa Dīzeļa dīzeļdzinējs, kas darbojas.
Dzinēja jauda bija 20 zirgspēki pie 172 apgriezieniem minūtē, efektivitāte 26,2% ar piecu tonnu svaru.
Tas bija daudz pārāks esošie dzinēji Otto ar efektivitāti 20% un jūras tvaika turbīnas ar 12% efektivitāti, kas izraisīja vislielāko interesi dažādās valstīs.
Dīzeļdzinējs bija četrtaktu. Izgudrotājs atklāja, ka iekšdedzes dzinēja efektivitāte tiek palielināta, palielinot degošā maisījuma kompresijas pakāpi. Bet stipri saspiest degošo maisījumu nav iespējams, jo tad paaugstinās spiediens un temperatūra un tas priekšlaicīgi spontāni aizdegas. Tāpēc Diesel nolēma nesaspiest degošu maisījumu, bet gan attīrīt gaisu un iesmidzināt cilindrā degvielu kompresijas beigās zem spēcīga spiediena.
Tā kā saspiestā gaisa temperatūra sasniedza 600-650 °C, degviela spontāni aizdegās, un gāzes, izplešoties, kustināja virzuli. Tādējādi Diesel izdevās ievērojami palielināt dzinēja efektivitāti, atbrīvoties no aizdedzes sistēmas un izmantot degvielas sūknis augstspiediena
1933. gadā Ellings pravietiski rakstīja: "Kad 1882. gadā sāku strādāt pie gāzes turbīnas, es biju stingri pārliecināts, ka mans izgudrojums būs pieprasīts gaisa kuģu nozarē."
Diemžēl Ellings nomira 1949. gadā, nekad nebija pieredzējis turboreaktīvo dzinēju ēras iestāšanos.
Vienīgā fotogrāfija, ko varējām atrast.
Varbūt kāds kaut ko par šo cilvēku atradīs "Norvēģijas Tehnoloģiju muzejā".
1903. gadā, Konstantīns Eduardovičs Ciolkovskis žurnālā "Scientific Review" publicēja rakstu "Pasaules telpu izpēte ar reaktīvo ierīču palīdzību", kur viņš pirmo reizi pierādīja, ka raķete ir ierīce, kas spēj veikt kosmosa lidojumu. Rakstā tika piedāvāts arī pirmais liela darbības rādiusa raķetes projekts. Tās korpuss bija iegarena metāla kamera, kas aprīkota ar šķidrums reaktīvo dzinēju (kas arī ir iekšdedzes dzinējs). Kā degvielu un oksidētāju viņš ierosināja izmantot attiecīgi šķidru ūdeņradi un skābekli.
Iespējams, tieši uz šīs raķešu kosmosa nots ir vērts beigt vēsturisko daļu, jo ir pienācis 20. gadsimts un iekšdedzes dzinējus sāka ražot visur.
Filozofisks pēcvārds...
K.E. Ciolkovskis uzskatīja, ka pārskatāmā nākotnē cilvēki iemācīsies dzīvot ja ne mūžīgi, tad vismaz ļoti ilgi. Šajā sakarā uz Zemes būs maz vietas (resursu), un kuģiem būs jāpārvietojas uz citām planētām. Diemžēl kaut kas šajā pasaulē nogāja greizi, un ar pirmo raķešu palīdzību cilvēki nolēma vienkārši iznīcināt savējos...
Paldies visiem, kas lasa.
Visas tiesības aizsargātas © 2016
Jebkāda materiālu izmantošana ir atļauta tikai ar aktīvu saiti uz avotu.
Neatkarīgi no tā, kā centās XVIII-XIX gadsimta inženieri. palielināt tvaika dzinēja efektivitāti, tā joprojām palika pārāk zema. Dzinējs, kas izdala tvaiku vidi, principā, efektivitāte nevarēja būt lielāka par 8-10% (piemēram, Watt tvaika dzinējam tas bija tikai 3-4%). Un, lai gan vēlāk tika izveidotas jaudīgākas tvaika iekārtas, kuras veiksmīgi tika izmantotas rūpniecībā, uz dzelzceļa un ūdens transports, tos nevarēja izmantot automašīnām.
Šodienas rekordisti
Visjaudīgākais mūsdienu iekšdedzes dzinējs ir Wartsila-Sulzer RTA96-C. Tā izmēri ir 27x17 m, un tā tilpums ir aptuveni 109 tūkstoši litru. Ar. Šī iekārta darbojas ar mazutu un tiek izmantota kuģu būvē. Uz jaudīgākā automobiļa dzinēja titulu pretendē dzinējs, kas uzstādīts uz Amerikāņu superauto Vektors WX-8. Tā jauda ir 1200 ZS. Ar. (lai gan presē ir skaitlis 1850 ZS).
Tvaika dzinēju mazā jauda ir izskaidrojama ar pakāpenisku procesu: degvielas sadegšanas laikā uzkarsētais ūdens pārvēršas tvaikā, kura enerģija tiek pārvērsta mehāniskais darbs. Tāpēc tvaika dzinēji tiek klasificēti kā ārējās iekšdedzes dzinēji. Kas notiek, ja lietojat tieši iekšējā enerģija degviela?
Pirmais, kurš sāka eksperimentus ar iekšdedzes dzinēju, bija 17. gadsimta holandiešu fiziķis. Kristians Huigenss. Starp viņa daudzajiem atklājumiem un izgudrojumiem nekad nerealizētais melnā pulvera dzinēja projekts tika pilnībā zaudēts. 1688. gadā francūzis Deniss Papēns izmantoja Huygens idejas un izstrādāja ierīci cilindra formā, kurā virzulis brīvi kustējās. Virzuļu savienoja pāri blokam pārmests kabelis ar slodzi, kas arī pacēlās un nokrita pēc virzuļa. Šaujampulveri iebēra cilindra apakšējā daļā un pēc tam aizdedzināja. Iegūtās gāzes, izplešoties, virzīja virzuli uz augšu. Pēc tam cilindru un virzuli no ārpuses aplēja ar ūdeni, balonā esošās gāzes atdzisa, un to spiediens uz virzuli samazinājās. Virzulis sava svara un atmosfēras spiediena ietekmē nolaidās, vienlaikus paaugstinot slodzi. Diemžēl šāds dzinējs nebija piemērots praktiskiem mērķiem: tā darbības tehnoloģiskais cikls bija pārāk sarežģīts, un tas bija diezgan bīstams lietošanā.
Rezultātā Papēns atteicās no savas idejas un ķērās pie tvaika dzinējiem, un nākamo vairāk vai mazāk veiksmīgo mēģinājumu konstruēt iekšdedzes dzinēju pēc 18 gadiem veica francūzis Hosē Nikefors Nīps, kurš kļuva slavens kā fotogrāfijas izgudrotājs. Kopā ar savu brāli Klodu Niepsu viņš izgudroja laivas dzinējs izmantojot ogļu putekļus kā degvielu. Izgudrotāju sauktais par "pireoloforu" (tulkojumā no grieķu valodas "nes ugunīgs vējš"), dzinējs tika patentēts, taču nebija iespējams to ieviest ražošanā.
Gadu vēlāk Šveices izgudrotājs Fransuā Īzaks de Rivazs Francijā saņēma patentu karietei, kuru darbina iekšdedzes dzinējs. Dzinējs bija cilindrs, kurā tika aizdedzināts elektrolīzes ceļā iegūtais ūdeņradis. Gāzes eksplozijas un izplešanās laikā virzulis virzījās uz augšu, un, virzoties uz leju, tas iedarbināja siksnas skriemeli. Kara de Rivaz bija Napoleona armijas virsnieks neļāva viņam pabeigt darbu pie izgudrojuma, kas vēlāk deva dzīvību visai ūdeņraža dzinēju ģimenei.
Dažus gadus iepriekš franču inženieris Filips Lebons nonāca ļoti tuvu tam, lai izveidotu diezgan efektīvu iekšdedzes dzinēju, kas darbojas ar apgaismes gāzi no degošu gāzu maisījuma, galvenokārt metāna un ūdeņraža, kas iegūts, termiski apstrādājot ogles.
Nezināms mākslinieks. Denisa Papina portrets. 1689. gads
30. gadu amerikāņu automašīnas
Jau 1799. gadā Lebons saņēma patentu metodei, kā iegūt apgaismojuma gāzi ar sauso koksnes destilāciju, un dažus gadus vēlāk viņš izstrādāja dzinēja projektu, kas ietvēra divus kompresorus un sajaukšanas kameru. Vienam kompresoram vajadzēja iesūknēt kamerā saspiestu gaisu, bet otram saspiestu vieglo gāzi no gāzes ģeneratora. Gāzes-gaisa maisījums nokļuva darba cilindrā, kur aizdegās. Dzinējs bija divkāršas darbības, t.i., darba kameras, kas darbojās pārmaiņus, atradās abās virzuļa pusēs. 1804. gadā izgudrotājs nomira, nepaspējis realizēt savu ideju.
Turpmākajos gados daudzi izgudrotāji atvairījās no Lebona domām, daži pat saņēma patentus saviem dzinējiem, piemēram, briti Brauns un Raits, kuri kā degvielu izmantoja gaisa un apgaismojuma gāzes maisījumu. Šie dzinēji bija diezgan apjomīgi un bīstami ekspluatācijā. Pamatus viegla un kompakta dzinēja radīšanai tikai 1841. gadā ielika itālis Luidži Kristofors, kurš uzbūvēja dzinēju, kas darbojas pēc "kompresijas aizdedzes" principa. Šādam dzinējam bija sūknis, kas kā degvielu piegādāja viegli uzliesmojošu šķidru petroleju. Viņa tautieši Barzanti un Mattocci attīstīja šo ideju un 1854. gadā prezentēja pirmo īsto iekšdedzes dzinēju. Viņš strādāja pie gaisa maisījuma ar apgaismes gāzi un bija ūdens dzesēšana. Kopš 1858. gada Šveices uzņēmums Escher-Wyss sāka to ražot nelielās partijās.
Tajā pašā laikā beļģu inženieris Žans Etjēns Lenuārs, sākot no Le Bon attīstības, pēc vairākiem neveiksmīgi mēģinājumi izveidoja savu dzinēja modeli. Ļoti svarīgs jauninājums bija aizdedzes ideja gaisa-degvielas maisījums ar elektrisko dzirksteli. Lenoir arī ierosināja ūdens dzesēšanas sistēmu un eļļošanas sistēmu labākam virzuļa gājienam. Šī dzinēja lietderības koeficients nepārsniedza 5%, tas neefektīvi patērēja degvielu un pārāk daudz uzkarsa, taču tas bija pirmais komerciāli veiksmīgais iekšdedzes dzinēja projekts rūpnieciskām vajadzībām. 1863. gadā viņi mēģināja to uzstādīt automašīnai, taču jauda bija 1,5 litri. Ar. nebija pietiekami, lai pārvietotos. Saņēmis diezgan lielus ienākumus no sava dzinēja izlaišanas, Le Noir pārtrauca darbu pie tā uzlabošanas, un drīz vien veiksmīgāki modeļi to izspieda no tirgus.
Iekšdedzes dzinējs J. E. Lenuārs.
1862. gadā franču izgudrotājs Alfons Bo de Roša patentēja principiāli jaunu ierīci, pasaulē pirmo iekšdedzes dzinēju, kurā darba process katrā no cilindriem tika pabeigts divos kloķvārpstas apgriezienos, t.i., četros gājienos (taktos). no virzuļa. Tomēr tas nekad nav nonācis četrtaktu dzinēja komerciālā ražošanā. 1867. gada Parīzes pasaules izstādē Deutz gāzes dzinēju rūpnīcas, kuru dibināja inženieris Nikolass Oto un rūpnieks Ežēns Langens, pārstāvji demonstrēja dzinēju, kas konstruēts pēc Barzanti Mattocci principa. Šī iekārta radīja mazāku vibrāciju, bija vieglāka un tāpēc drīz vien nomainīja Lenoir dzinēju.
Jaunā dzinēja cilindrs bija vertikāls, rotācijas vārpsta tika novietota virs tā sānos. Gar virzuļa asi tam tika piestiprināta sliede, kas savienota ar vārpstu. Vārpsta pacēla virzuli, zem tā izveidojās vakuums un tika iesūkts gaisa un gāzes maisījums. Pēc tam maisījumu aizdedzināja ar atklātu liesmu caur cauruli (Oto un Langens nebija elektrotehnikas eksperti un pamesti elektriskā aizdedze). Sprādziena laikā paaugstinājās spiediens zem virzuļa, virzulis pacēlās, palielinājās gāzes tilpums, spiediens kritās. Virzulis, vispirms zem gāzes spiediena un pēc tam ar inerci, pacēlās, līdz zem tā atkal radās vakuums. Tādējādi sadedzinātās degvielas enerģija tika izmantota dzinējā ar maksimālu efektivitāti, šī dzinēja efektivitāte sasniedza 15%, t.i., tas pārsniedza labāko efektivitāti. tvaika dzinēji tajā laikā.
Četrtaktu iekšdedzes dzinēja darbības cikls.
A. Darba maisījuma ieplūde. Virzulis (4) virzās uz leju; caur ieplūdes vārstu (1) degmaisījums nonāk cilindrā. B. Saspiešana. Virzulis (4) virzās uz augšu; ieplūdes (1) un izplūdes (3) vārsti ir aizvērti; paaugstinās spiediens cilindrā un darba maisījuma temperatūra. 6. Darba gājiens (degšana un izplešanās). Aizdedzes sveces (2) dzirksteles izlādes rezultātā maisījums cilindrā ātri sadedzina; gāzes spiediens degšanas laikā iedarbojas uz virzuli (4); Virzuļa kustība caur virzuļa tapu (5) un savienojošo stieni (6) tiek pārraidīta uz kloķvārpstu (7), izraisot vārpstas griešanos. G. Gāzu izdalīšanās. Virzulis (4) virzās uz augšu; izplūdes vārsts (3) ir atvērts; izplūdes gāzes no cilindra nonāk izplūdes caurulē un tālāk atmosfērā.
Otto, atšķirībā no Lenuāra, ar to neapstājās un spītīgi guva panākumus, turpinot strādāt pie sava izgudrojuma. 1877. gadā viņam tika piešķirts patents četrtaktu dzirksteļaizdedzes dzinējam. Šis četrtaktu cikls pašlaik tiek izmantots kā pamats lielākajai daļai benzīna un gāzes dzinēju. Gadu vēlāk jaunums tika laists ražošanā, bet tajā pašā laikā izcēlās skandāls. Tika konstatēts, ka Otto ir pārkāpis Beau de Roche autortiesības, un pēc tiesvedības Otto monopols uz četrtaktu dzinēju tika anulēts.
Apgaismes gāzes kā degvielas izmantošana ievērojami sašaurināja pirmo iekšdedzes dzinēju darbības jomu. Pat Eiropā bija maz gāzes rūpnīcu, un Krievijā vispār bija tikai divas Maskavā un Sanktpēterburgā. Vēl 1872. gadā amerikānis Braitons, tāpat kā agrākais Christophoris, mēģināja kā degvielu izmantot petroleju, bet pēc tam pārgāja uz vieglāku naftas produktu — benzīnu.
1883. gadā parādījās Benzijs jauns dzinējs ar aizdedzi no karstas dobas caurules, kas atvērta cilindrā, izgudroja vācu inženieri Gotlībs Deimlers un Vilhelms Meibahs, bijušie Otto uzņēmuma darbinieki. Tomēr šķidrās degvielas dzinējs nevarēja konkurēt ar gāzes dzinēju, līdz tika izveidota ierīce benzīna iztvaicēšanai un degoša maisījuma radīšanai ar gaisu. Reaktīvo karburatoru, visu mūsdienu karburatoru prototipu, izgudroja ungāru inženieris Donats Banki, kurš 1893. gadā saņēma patentu savai ierīcei. Banks ieteica benzīna iztvaicēšanas vietā to smalki izkliedēt gaisā. Tas nodrošināja vienmērīgu benzīna sadalījumu pa cilindru, un iztvaikošana notika kompresijas siltuma ietekmē jau cilindrā.
Sākotnēji iekšdedzes dzinējiem bija tikai viens cilindrs, un, lai palielinātu dzinēja jaudu, bija nepieciešams palielināt tā tilpumu. Tomēr tas nevarēja turpināties bezgalīgi, un rezultātā nācās ķerties pie cilindru skaita palielināšanas. XIX gadsimta beigās. parādījās pirmie divcilindru dzinēji, no 20. gadsimta sākuma sāka izplatīties četrcilindru dzinēji, un tagad ar divpadsmit cilindriem nevienu nepārsteigsi. Dzinēju pilnveidošana galvenokārt notiek jaudas palielināšanas virzienā, taču koncepcija paliek nemainīga.
Divcilindru dzinējs G. Daimler, skats divās projekcijās.
Kad Rūdolfs Dīzelis pirms vairāk nekā gadsimta izstrādāja savu dzinēja konstrukciju, viņš nevarēja iedomāties, ka dīzeļdzinēji var būt tik jutīgi pret degvielas kvalitāti. Galu galā Dīzelis sava motora priekšrocības redzēja tieši tajā, ka viņš varēja strādāt ar jebko, sākot no ogļu putekļiem līdz apstrādātiem kukurūzas miltiem. Mūsdienu turbodīzeļiem ar degvielas iesmidzināšanu ir nepieciešama tikai augsti rafinēta dīzeļdegviela ar zemu sēra saturu. Tāpēc daudzi ārvalstu autoražotāji vēl nesen neuzdrošinājās pārdot savus dīzeļdegvielas modeļus Krievijā.
R. Dīzelis.
R. Dīzeļdzinējs.
Iekšdedzes dzinējs
Iekšdedzes dzinējs ir dzinējs, kurā degviela deg tieši dzinēja darba kamerā (iekšā). Iekšdedzes dzinējs pārvērš siltumenerģiju no degvielas sadegšanas mehāniskā darbā.
Salīdzinot ar ārdedzes dzinējiem, iekšdedzes dzinēji:
nav papildu siltuma pārneses elementu - degot pati degviela veido darba šķidrumu;
kompaktāks, jo tam nav vairāku papildu vienību;
ekonomiskāks;
patērē gāzveida vai šķidro degvielu, kurai ir ļoti stingri noteikti parametri (gaistamība, tvaiku uzliesmošanas temperatūra, blīvums, sadegšanas siltums, oktānskaitlis vai cetānskaitlis), jo no šīm īpašībām ir atkarīga pati iekšdedzes dzinēja darbība.
Radīšanas vēsture
1807. gadā franču-šveiciešu izgudrotājs Fransuā Īzaks de Rivazs uzbūvēja pirmo virzuļdzinēju, ko bieži dēvē par de Rivas dzinēju. Dzinējs darbojās ar gāzveida ūdeņradi, un tam bija dizaina elementi, kas kopš tā laika ir iekļauti nākamajos ICE prototipos: savienojošais stieņa un virzuļu grupa un dzirksteļaizdedze. Pirmo praktisko divtaktu gāzes ICE izstrādāja franču mehāniķis Etjēns Lenuārs (1822-1900) 1860. gadā. Jauda bija 8,8 kW (11,97 ZS). Dzinējs bija viena cilindra horizontāla divkāršas darbības mašīna, kas darbojās ar gaisa un apgaismojuma gāzes maisījumu ar elektrisku dzirksteļaizdedzi no ārēja avota. Dzinēja efektivitāte nepārsniedza 4,65%. Neskatoties uz trūkumiem, Lenoir dzinējs saņēma zināmu izplatīšanu. Izmanto kā laivas dzinēju.
Iepazīstoties ar Lenoir dzinēju, izcilais vācu konstruktors Nikolauss Augusts Otto (1832-1891) 1863. gadā radīja divtaktu motoru. atmosfēriskais dzinējs iekšējā degšana. Dzinējam bija vertikāls cilindru izvietojums, atklātas liesmas aizdedze un efektivitāte līdz 15%. Izspiests Lenoir dzinējs.
1876. gadā Nikolauss Augusts Otto uzbūvēja modernāku četrtaktu gāzes iekšdedzes dzinēju.
80. gados Ogneslavs Stepanovičs Kostovičs uzbūvēja pirmo benzīna karburatora dzinēju Krievijā.
1885. gadā vācu inženieri Gotlībs Deimlers un Vilhelms Meibahs izstrādāja vieglu benzīna karburatora dzinēju. Daimlers un Meibahs to izmantoja sava pirmā motocikla izgatavošanai 1885. gadā un 1886. gadā savā pirmajā automašīnā.
Vācu inženieris Rūdolfs Dīzels centās uzlabot iekšdedzes dzinēja efektivitāti un 1897. gadā ierosināja kompresijaizdedzes dzinēju. Emmanuila Ludvigoviča Nobela Ludviga Nobela rūpnīcā Sanktpēterburgā 1898.-1899.gadā Gustavs Vasiļjevičs Trinklers uzlaboja šo dzinēju, izmantojot bezkompresora degvielas izsmidzināšanu, kas ļāva izmantot eļļu kā degvielu. Līdz ar to pašaizdedzes augstas kompresijas iekšdedzes dzinējs ir kļuvis par ekonomiskāko stacionāro siltumdzinēju. 1899. gadā Ludviga Nobela rūpnīcā tika uzbūvēts pirmais dīzeļdzinējs Krievijā un tas tika ieviests masu produkcija dīzeļi. Šī pirmā dīzeļa jauda bija 20 ZS. s., viens cilindrs ar diametru 260 mm, virzuļa gājiens 410 mm un ātrums 180 apgr./min. Eiropā Gustava Vasiļjeviča Trinklera uzlaboto dīzeļdzinēju sauca par "krievu dīzeli" vai "Trinklera motoru". Pasaules izstādē Parīzē 1900. gadā galveno balvu saņēma dīzeļdzinējs. 1902. gadā Kolomnas rūpnīca no Emanuila Ludvigoviča Nobela nopirka licenci dīzeļdzinēju ražošanai un drīz sāka masveida ražošanu.
1908. gadā Kolomnas rūpnīcas galvenais inženieris R. A. Koreyvo Francijā uzbūvēja un patentē divtaktu dīzeļdzinēju ar pretēji kustīgiem virzuļiem un divām kloķvārpstām. Koreyvo dīzeļus sāka plaši izmantot Kolomnas rūpnīcas motorkuģos. Tos arī ražoja Nobela rūpnīcās.
1896. gadā Čārlzs V. Hārts un Čārlzs Pārrs izstrādāja divu cilindru benzīna dzinēju. 1903. gadā viņu firma uzbūvēja 15 traktorus. Viņu sešas tonnas 3 ir vecākais iekšdedzes dzinēja traktors Amerikas Savienotajās Valstīs, un tas atrodas Smitsona Nacionālajā Amerikas vēstures muzejā Vašingtonā, DC. Benzīna divu cilindru dzinējam bija pilnīgi neuzticama aizdedzes sistēma un 30 litru jauda. Ar. ieslēgts Tukšgaita un 18 l. Ar. zem slodzes
Pirmais praktiskais traktors, ko darbina iekšdedzes dzinējs, bija Dena Olborna 1902. gada amerikāņu lvel trīsriteņu traktors. Tika uzbūvētas aptuveni 500 šādas vieglas un jaudīgas mašīnas.
1903. gadā lidoja pirmā brāļu Orvila un Vilbura Raitu lidmašīna. Lidmašīnas dzinēju uzbūvēja mehāniķis Čārlijs Teilors. Galvenās dzinēja daļas bija izgatavotas no alumīnija. Wright-Taylor dzinējs bija primitīva benzīna iesmidzināšanas dzinēja versija.
Trīs četrtaktu dīzeļdzinēji ar 120 ZS jaudu tika uzstādīti uz pasaulē pirmā motorkuģa, naftas iekraušanas liellaivas Vandal, kas uzbūvēta 1903. gadā Krievijā Sormovas rūpnīcā Nobel Brothers Partnership vajadzībām. Ar. katrs. 1904. gadā tika uzbūvēts kuģis "Sarmat".
1924. gadā pēc Jakova Modestoviča Gakela projekta Baltijas kuģu būvētavā Ļeņingradā tika izveidota dīzeļlokomotīve YuE2 (SHEL1).
Gandrīz vienlaikus Vācijā pēc PSRS pasūtījuma un pēc profesora Ju.V.Lomonosova projekta pēc V.I.Ļeņina personīgajiem norādījumiem 1924.gadā Vācijas rūpnīcā Eslingen tika uzbūvēta dīzeļlokomotīve Eel2 (sākotnēji Yue001) agrāk Kessler) netālu no Štutgartes.
Iekšdedzes dzinēju veidi
Virzuļdzinēji - sadegšanas kamera atrodas cilindrā, siltumenerģija tiek pārveidota mehāniskajā enerģijā, izmantojot kloķa mehānismu.
Gāzes turbīna - enerģijas pārveidošanu veic rotors ar ķīļveida lāpstiņām.
Šķidrums raķešu dzinējs un gaisa strūklas dzinējs pārvērš degošās degvielas enerģiju tieši reaktīvas gāzes strūklas enerģijā.
Rotējošais virzuļdzinēji- tajos enerģijas pārveide tiek veikta īpaša profila (Wankel dzinēja) rotora darba gāzu rotācijas dēļ.
ICE tiek klasificēti:
pēc pieraksta - transportam, stacionārais un spec.
atkarībā no izmantotās degvielas veida - vieglais šķidrums (benzīns, gāze), smagais šķidrums ( dīzeļdegviela, kuģu degvieleļļas).
saskaņā ar degmaisījuma veidošanās metodi - ārējais (karburators) un iekšējais (dzinēja cilindrā).
atbilstoši darba dobumu apjomam un svara un izmēra īpašībām - viegls, vidējs, smags, īpašs.
pēc cilindru skaita un izvietojuma.
Papildus iepriekš minētajiem klasifikācijas kritērijiem, kas ir kopīgi visiem iekšdedzes dzinējiem, ir kritēriji, pēc kuriem tiek klasificēti atsevišķi dzinēju veidi. Tātad virzuļdzinējus var klasificēt pēc kloķvārpstas skaita un atrašanās vietas un sadales vārpstas, pēc dzesēšanas veida, pēc šķērsgalvas esamības vai neesamības, pastiprinājuma (un pēc pastiprinājuma veida), pēc maisījuma veidošanas metodes un aizdedzes veida, pēc karburatoru skaita, pēc gāzes sadales mehānisma veida.
Pirmā iekšdedzes dzinēja izstrāde ilga gandrīz divus gadsimtus, līdz autobraucēji var atpazīt mūsdienu dzinēju prototipus. Viss sākās ar gāzi, nevis benzīnu. Starp cilvēkiem, kuriem bija roku radīšanas vēsturē, ir Otto, Benz, Maybach, Ford un citi. Taču jaunākie zinātniskie atklājumi ir apgriezuši kājām gaisā visu auto pasauli, jo par pirmā prototipa tēvu tika uzskatīts nepareizais cilvēks.
Šeit arī Leonardo pielika roku
Līdz 2016. gadam Fransuā Īzaks de Rivazs tika uzskatīts par pirmā iekšdedzes dzinēja dibinātāju. Taču angļu zinātnieku vēsturiskais atklājums apgrieza visu pasauli kājām gaisā. Izrakumos netālu no viena no franču klosteriem tika atrasti zīmējumi, kas piederējuši Leonardo da Vinči. Starp tiem bija iekšdedzes dzinēja rasējums.
Protams, ja paskatās uz pirmajiem Otto un Daimler radītajiem dzinējiem, var atrast strukturālas līdzības, taču tās vairs nepastāv ar mūsdienu spēka agregātiem.
Leģendārais da Vinči apsteidza savu laiku gandrīz par 500 gadiem, taču, tā kā viņu ierobežoja sava laika tehnoloģijas, kā arī finansiālās iespējas, viņš nevarēja izstrādāt motoru.
Detalizēti izpētot zīmējumu, mūsdienu vēsturnieki, inženieri un pasaulslaveni auto dizaineri nonāca pie secinājuma, ka šis spēka agregāts varētu strādāt diezgan produktīvi. Tātad uzņēmums Ford sāka izstrādāt iekšdedzes dzinēja prototipu, pamatojoties uz da Vinči rasējumiem. Taču eksperiments bija tikai puse veiksmīgs. Dzinēju neizdevās iedarbināt.
Tomēr daži mūsdienu uzlabojumi ir ļāvuši barošanas blokam atdzīvināt. Tas palika kā eksperimentāls prototips, bet Fords joprojām kaut ko iemācījās pats - tas ir sadegšanas kameru izmērs automašīnas B-klase, kas ir 83,7 mm. Kā izrādījās, tas ir ideāls izmērs gaisa un degvielas maisījuma sadedzināšanai šīs klases dzinējiem.
Inženierzinātnes un teorija
Saskaņā ar vēsturiskiem faktiem, 17. gadsimtā holandiešu zinātnieks un fiziķis Kristians Heigenss izstrādāja pirmo teorētisko iekšdedzes dzinēju, kura pamatā ir pulveris. Taču, tāpat kā Leonardo, viņš bija sava laika tehnoloģiju važās un nevarēja īstenot savu sapni.
Francija. 19. gadsimts. Sākas masu mehanizācijas un industrializācijas laikmets. Šajā laikā vienkārši ir iespējams radīt kaut ko neticamu. Pirmais, kuram izdevās samontēt iekšdedzes dzinēju, bija francūzis Nikefors Nīps, kuru viņš nosauca par Piraeoforu. Viņš strādāja kopā ar savu brāli Klodu, un kopā pirms ICE izveides viņi prezentēja vairākus mehānismus, kas neatrada savus klientus.
1806. gadā Francijas Nacionālajā akadēmijā notika pirmā motora prezentācija. Viņš strādāja pie ogļu putekļiem, un viņam bija vairāki dizaina trūkumi. Neskatoties uz visiem trūkumiem, motors saņēma pozitīvas atsauksmes un ieteikumus. Tā rezultātā brāļi Niepce saņēma finansiālu palīdzību un investoru.
Pirmais dzinējs turpināja attīstīties. Uz laivām un maziem kuģiem tika uzstādīts modernāks prototips. Bet Klodam un Niceforam ar to nepietika, viņi gribēja pārsteigt visu pasauli, tāpēc studēja dažādas eksaktās zinātnes, lai uzlabotu savu spēka agregātu.
Tātad viņu centieni vainagojās panākumiem, un 1815. gadā Nicefors atrod ķīmiķa Lavuazjē darbus, kurš raksta, ka "gaistošās eļļas", kas ir daļa no naftas produktiem, var eksplodēt, mijiedarbojoties ar gaisu.
1817. gads. Klods dodas uz Angliju, lai iegūtu jaunu dzinēja patentu, jo Francijai drīz beigsies termiņš. Šajā brīdī brāļi šķiras. Klods sāk strādāt pie motora pats, nebrīdinot brāli, un pieprasa no viņa naudu.
Kloda notikumi tika apstiprināti tikai teorētiski. Izgudrotais dzinējs neatrada plašu ražošanu, tāpēc tas kļuva par daļu no Francijas inženierzinātņu vēstures, un Niepce tika iemūžināts ar pieminekli.
Slavenā fiziķa un izgudrotāja Sadi Carnot dēls publicēja traktātu, kas padarīja viņu par leģendu automobiļu rūpniecībā un padara viņu slavenu visā pasaulē. Darbs sastāvēja no 200 eksemplāriem un saucās "Pārdomas par uguns dzinējspēku un mašīnām, kas spēj attīstīt šo spēku", publicēts 1824. gadā. No šī brīža sākas termodinamikas vēsture.
1858. gads Beļģu zinātnieks un inženieris Žans Džozefs Etjēns Lenuārs samontē divtaktu dzinēju. Atšķirīgie elementi bija tas, ka tam bija karburators un pirmā aizdedzes sistēma. Degviela bija akmeņogļu gāze. Bet pirmais prototips darbojās tikai dažas sekundes un pēc tam uz visiem laikiem neizdevās.
Tas notika tāpēc, ka motoram nebija eļļošanas un dzesēšanas sistēmu. Līdz ar šo neveiksmi Lenuārs nepadevās un turpināja strādāt pie prototipa, un jau 1863. gadā dzinējs, kas uzstādīts uz 3 riteņu automašīnas prototipa, nobrauca vēsturiskās pirmās 50 jūdzes.
Visi šie notikumi iezīmēja autobūves laikmeta sākumu. Pirmie iekšdedzes dzinēji turpināja izstrādāt, un to radītāji iemūžināja viņu vārdus vēsturē. To vidū bija austriešu inženieris Zigfrīds Markuss, Džordžs Braitons un citi.
Riteni pārņem leģendārie vācieši
1876. gadā stafeti sāk pārņemt vācu izstrādātāji, kuru vārdi mūsdienās ir skaļi. Pirmais, kas tika atzīmēts, bija Nikolass Otto un viņa leģendārais Otto cikls. Viņš bija pirmais, kurš izstrādāja un uzbūvēja 4 cilindru dzinēja prototipu. Pēc tam jau 1877. gadā viņš patentēja jaunu dzinēju, kas ir pamatā lielākajai daļai moderno 20. gadsimta sākuma dzinēju un lidmašīnu.
Vēl viens vārds autobūves vēsturē, ko daudzi cilvēki zina šodien, ir Gotlībs Daimlers. Viņš un viņa draugs un brālis inženierzinātnēs Vilhelms Meibahs izstrādāja ar gāzi darbināmu motoru.
1886. gads bija pagrieziena punkts, jo Daimler un Maybach radīja pirmo automašīnu ar iekšdedzes dzinēju. Spēka bloks tika nosaukts par "Reitwagen". Šis dzinējs iepriekš tika uzstādīts divriteņu transportlīdzekļiem. Maybach izstrādāja pirmo karburatoru ar sprauslām, kas arī darbojās diezgan ilgu laiku.
Lai izveidotu funkcionējošu iekšdedzes dzinēju, izciliem inženieriem bija jāapvieno savi spēki un prāti. Tātad zinātnieku grupa, kurā bija Daimler, Maybach un Otto, sāka montēt motorus divus gabalus dienā, kas tajā laikā bija liels ātrums. Taču, kā tas vienmēr notiek, zinātnieku nostājas spēka piedziņas uzlabošanā atšķīrās, un Daimlers atstāj komandu, lai dibinātu savu uzņēmumu. Šo notikumu rezultātā Meibahs seko savam draugam.
1889 Daimler nodibina pirmo automašīnu ražotāju Daimler Motoren Gesellschaft. 1901. gadā Maybach saliek pirmo Mercedes, kas lika pamatus leģendārajam vācu zīmolam.
Vēl viens ne mazāk leģendārs vācu izgudrotājs ir Karls Benzs. Viņa pirmo dzinēja prototipu pasaule ieraudzīja 1886. gadā. Bet pirms sava pirmā motora radīšanas viņam izdevās nodibināt uzņēmumu "Benz & Company". Pārējais stāsts ir vienkārši pārsteidzošs. Iespaidots par Daimler un Maybach attīstību, Benzs nolēma apvienot visus uzņēmumus.
Tātad vispirms "Benz & Company" apvienojas ar "Daimler Motoren Gesellschaft" un kļūst par " Daimler-Benz". Pēc tam savienojums skāra arī Maybach, un uzņēmums kļuva pazīstams kā Mercedes-Benz.
Vēl viens nozīmīgs notikums automobiļu rūpniecībā notika 1889. gadā, kad Daimler ierosināja izstrādāt V-veida spēka agregātu. Maibahs un Benzs pārņēma viņa ideju, un jau 1902. gadā V veida dzinējus sāka ražot lidmašīnās, vēlāk arī automašīnās.
Autobūves dibinātāja tēvs
Bet, lai kā arī teiktu, vislielāko ieguldījumu autobūves un auto dzinēju attīstībā sniedza amerikāņu dizainers, inženieris un vienkārši leģenda - Henrijs Fords. Viņa sauklis: "Auto ikvienam" guva akceptu parasto cilvēku vidū, kas viņus piesaistīja. 1903. gadā nodibinājis Ford kompāniju, viņš ne tikai ķērās pie jaunas paaudzes dzinēju izstrādes savai automašīnai Ford A, bet arī deva jaunas darba vietas parastajiem inženieriem un cilvēkiem.
1903. gadā Fordam iebilda Seldens, kurš apgalvoja, ka pirmais izmanto viņa dzinēja izstrādi. Tiesas prāva ilga pat 8 gadus, taču tajā pašā laikā neviens no dalībniekiem nevarēja uzvarēt šajā procesā, jo tiesa nolēma, ka Seldena tiesības nav pārkāptas, un Ford izmanto savu motora veidu un dizainu.
1917. gadā, kad ASV ienāca Pirmajā pasaules karā, Ford kompānija sāka izstrādāt pirmo smago dzinēju kravas automašīnām ar palielinātu jaudu. Tātad līdz 1917. gada beigām Henrijs prezentē pirmo benzīna 4-taktu 8 cilindru Ford M spēka agregātu, ko sāka uzstādīt kravas automašīnas, un vēlāk 2. pasaules kara laikā uz dažām kravas lidmašīnām.
Kad citiem autoražotājiem bija grūti laiki, Henry Ford uzņēmums uzplauka un spēja izstrādāt jaunas dzinēju iespējas, kas tika izmantotas daudzās auto sērija Ford automašīnas.
Secinājums
Faktiski pirmo iekšdedzes dzinēju izgudroja Leonardo da Vinči, taču tas bija tikai teorētiski, jo viņu važīja sava laika tehnoloģijas. Taču pirmo prototipu kājās nolika holandietis Kristians Heigenss. Tad bija franču brāļu Niepce attīstība.
Tomēr iekšdedzes dzinēji ieguva masveida popularitāti un attīstību, attīstot tādus izcilus vācu inženierus kā Otto, Daimler un Maybach. Atsevišķi ir vērts atzīmēt autobūves dibinātāja - Henrija Forda - tēva nopelnus dzinēju attīstībā.
Mūsdienās iekšdedzes dzinēji mūs ieskauj gandrīz no visām pusēm – automašīnu skaits mērāms simtos miljonu. Turklāt tos izmanto daudzās citās ierīcēs - no ģeneratoriem elektriskā strāva uz aviāciju. Bet ar visu to daudzveidību viņu darba princips ir vienāds - šķidrās degvielas sadegšana, kas sajaukta ar skābekli nelielā kamerā. Šajā gadījumā notiek mikrosprādziens un augsta spiediena ietekmē no izplešanās gāzēm kustas galvenā motora kustīgā daļa, virzulis. Princips kopumā ir vienkāršs, bet interesanti, kurš pirmais to izdomāja?
Un pirmais, kurš nolēma izmantot degošās degvielas enerģiju, lai izveidotu dzinēju, bija franču inženieris Filips Lebons. 1799. gadā viņš atklāja tā saukto vieglo gāzi, kas sastāvēja no ūdeņraža, metāna un oglekļa dioksīda maisījuma. Tajā pašā gadā viņš patentēja metodi šīs gāzes iegūšanai no koksnes vai oglēm. Nākotnē šo gāzi sāka plaši izmantot apgaismojumam - gāzes lampās.
Taču Lebons ar to neapstājās. Jau 1801. gadā viņš patentēja gāzes dzinēju. Tā konstrukcijā saspiests gaiss un saspiesta vieglā gāze tika ievadīti darba cilindrā, pēc tam aizdedzināti un iedarbināja virzuli. Interesanti, ka sadegšanas kameras atradās abās virzuļa pusēs un darbojās pārmaiņus, tas ir, ražoja dzinēju noderīgs darbs pastāvīgi un nācās attīstīt labu spēku. Traģiska nāve 1804. gadā pārtrauca šī talantīgā izgudrotāja darbu.
Nākamais cilvēks, kurš nāca klajā ar ideju par iekšdedzes dzinēju, bija beļģu mehāniķis Žans Etjēns Lenuārs. Viņš arī izmantoja apgaismes gāzi, taču nāca klajā ar ideju to aizdedzināt ar elektrisko dzirksteli. Viņš pat izveidoja pirmo darba dzinēju, kas strādāja diezgan maz - virzulis, kas izpletās no temperatūras, iestrēga cilindrā. Otrajā modifikācijā Lenoir izmantoja ūdens dzesēšanu un pēc tam izmantoja virzuļa eļļošanu. Un tad motors sāka darboties pareizi. 1864. gadā Lenoir pārdeva 300 dzinējus, taču pārtrauca to uzlabošanu, un drīz parādījās uzlabotas konstrukcijas.
Vācu izgudrotājs Augusts Otto patentēja savu dzinēja konstrukciju 1864. gadā un laika gaitā to ievērojami uzlaboja. Šis dzinējs bija ļoti populārs, taču tam bija nopietns trūkums - kā degviela tika izmantota tā pati apgaismojuma gāze.
1872. gadā amerikānis Braitons nāca klajā ar ideju par degvielu izmantot petroleju un pēc tam benzīnu. Bet šķidrums bija jāpārvērš gāzē, lai iegūtu gaisu - benzīna maisījums, tāpēc Braitons nāca klajā ar šādu ierīci - karburatoru. Tas vienkārši nedarbojās labi.
Un tā 1883. gadā tika izveidots pirmais reāli strādājošais benzīna dzinējs. To izgudroja vācu inženieris Gotlībs Deimlers. Daimlers strādāja Otto firmā, un viņam tika parādīts pirmais projekts, taču viņš to ignorēja. Un tā rezultātā Daimler un viņa draugs Vilhelms Meibahs sāka patstāvīgi strādāt pie jauna dzinēja. Tāpēc Otto palaida garām savu veiksmi, jo rezultāts bija kompakts, viegls un jaudīgs dzinējs.
Tagad iekšdedzes dzinēji ir tik plaši izplatīti, ka daudzu valstu budžets ir atkarīgs no naftas pārdošanas, no kuras tiek ražots benzīns. Tagad dzinēju vairs nekontrolē cilvēki, bet viņš tos. Tiek mēģināts radīt principiāli jaunus dzinēju tipus, lētākus un videi draudzīgākus.
Piemēram, japāņi prezentēja strādājošu automašīnas modeli, kas darbojas pa ūdeni. Kas varētu būt lētāks un pieejamāks par ūdeni, kas uz planētas ir vairāk nekā zeme? Mūsdienu tehnoloģijasļauj iegūt enerģiju gandrīz no jebkā.
Tātad šī japāņu automašīna pastāv vienā eksemplārā - tā tika izgatavota, lai reģistrētu patentu. Ko viņš var darīt? Vai varbūt viņš ir uz litru jebkuras kvalitātes ūdens - no lietus līdz jūrai, ja nu vienīgi bez dubļiem, brauc stundu, turklāt ar ātrumu 80 km/h. Vai varat iedomāties? Es paņēmu ūdens pudeli - un brauciet uz jūsu veselību, bet, kad tas beidzas - jūs joprojām varat to dabūt no upes vai no krāna.
Vai šīm automašīnām ir nākotne? Šķiet – noteikti. Bet... ir benzīna ražotāji un naftas eksportētāji... Visa pasaule jau sen ir sadalīta ietekmes sfērās un kaut kas jauns, kas lauž ierasto kārtību, un vēl jo vairāk - rada bojājumus, ātri tiek nomākts vai paslēpts kastē . Jūs nevarat cīnīties pret monopolistiem. Patenti šādām tehnoloģijām tiek piešķirti nelabprāt. Bet kas zina, varbūt ideja izdosies...
