Sw-motors.ru

Автомобильный журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Двигатель Ленуара

Двигатель Ленуара

Двигатель Ленуара — исторически первый серийно выпускавшийся двигатель внутреннего сгорания, запатентованный в 1859 г. бельгийским изобретателем Жаном Жозефом Этьеном Ленуаром.

На конструкцию одноцилиндрового двухтактного газового двигателя заметное влияние оказали технические решения, использованные в паровой машине Уатта: поршень двойного действия (рабочими ходами являются и прямой и обратный), золотниковый механизм, управляющий подачей рабочего тела в цилиндр и удалением отработанного. Только рабочим телом является не пар, а продукты сгорания смеси воздуха и светильного газа, вырабатываемого газогенератором.

Рабочий процесс двигателя Ленуара можно рассмотреть, начиная с движения поршня из одного из крайних положений. При этом золотники установлены в позицию, при которой в рабочую (расширяющуюся) полость цилиндра поступает воздух и светильный газ, а из другой полости поршнем вытесняются продукты сгорания, образовавшиеся в предшествующем такте. На этой стадии цикла движение механизма происходит за счёт инерции маховика. Когда объём рабочей полости достигнет некоторой величины, определяемой кинематикой механизма, золотник перекрывает подачу топливной смеси, и на свечу зажигания подаётся высоковольтный электрический разряд, топливная смесь воспламеняется и сгорает прежде, чем поршень успевает значительно продвинуться, то есть практически при постоянном объёме. При этом давление и температура газа в рабочей полости многократно увеличиваются, он расширяется и совершает работу, двигая поршень до крайнего положения, противоположного начальному, при этом золотник перемещается в позицию выпуска отработанного газа. После прохождения мёртвой точки (за счёт инерции маховика) процесс повторяется при обратном ходе поршня.

Газовый двигатель был менее громоздким и тяжёлым в сравнении с паровыми, проще в управлении, при запуске не требовал длительной подготовки (разогрева котла), а в стационарном режиме работал полностью автоматически, тогда как для работы паровой машины требовалось постоянное участие кочегара. По этим причинам газовый мотор сразу привлёк к себе внимание потребителей.

Этих двигателей было выпущено свыше 300 единиц (по некоторым источникам — до 500) несколькими французскими фирмами, на которых Ленуар размещал заказы на изготовление. Они использовались как стационарные, судовые, как приводы локомотивов и дорожных экипажей. Но после появления в продаже четырёхтактного двигателя внутреннего сгорания конструкции Николауса Отто (принцип действия которого широко используется и сегодня), двигатель Ленуара быстро теряет свои позиции на рынке, и, в конце концов, вытесняется двигателем Отто.

Двигатель Ленуара значительно уступал конкуренту по термическому КПД, кроме того, по сравнению с другими поршневыми двигателями внутреннего сгорания у него была крайне низкая мощность, снимаемая с единицы рабочего объёма цилиндра. Двигатель с 18-литровым цилиндром развивал мощность всего в 2 лошадиных силы. Эти недостатки были следствием того, что в двигателе Ленуара отсутствует сжатие топливной смеси перед зажиганием. Равномощный ему двигатель Отто (в цикле которого был предусмотрен специальный такт сжатия) весил в несколько раз меньше, и был гораздо более компактным.

Даже очевидные преимущества двигателя Ленуара — относительно малый шум (следствие выхлопа практически при атмосферном давлении) и низкий уровень вибраций (следствие более равномерного распределения рабочих ходов по циклу) не помогли ему выдержать конкуренцию.

В технической термодинамике рабочий процесс двигателя Ленуара описывается циклом Ленуара.

Двигатель Ленуара

Двигатель Ленуара — исторически первый серийно выпускавшийся двигатель внутреннего сгорания, запатентованный в 1859 г. бельгийским изобретателем Жаном Жозефом Этьеном Ленуаром.

На конструкцию одноцилиндрового двухтактного газового двигателя заметное влияние оказали технические решения, использованные в паровой машине Уатта: поршень двойного действия (рабочими ходами являются и прямой и обратный), золотниковый механизм, управляющий подачей рабочего тела в цилиндр и удалением отработанного. Только рабочим телом является не пар, а продукты сгорания смеси воздуха и светильного газа, вырабатываемого газогенератором.

Рабочий процесс двигателя Ленуара можно рассмотреть, начиная с движения поршня из одного из крайних положений. При этом золотники установлены в позицию, при которой в рабочую (расширяющуюся) полость цилиндра поступает воздух и светильный газ, а из другой полости поршнем вытесняются продукты сгорания, образовавшиеся в предшествующем такте. На этой стадии цикла движение механизма происходит за счёт инерции маховика. Когда объём рабочей полости достигнет некоторой величины, определяемой кинематикой механизма, золотник перекрывает подачу топливной смеси, и на свечу зажигания подаётся высоковольтный электрический разряд, топливная смесь воспламеняется и сгорает прежде, чем поршень успевает значительно продвинуться, то есть практически при постоянном объёме. При этом давление и температура газа в рабочей полости многократно увеличиваются, он расширяется и совершает работу, двигая поршень до крайнего положения, противоположного начальному, при этом золотник перемещается в позицию выпуска отработанного газа. После прохождения мёртвой точки (за счёт инерции маховика) процесс повторяется при обратном ходе поршня.

Газовый двигатель был менее громоздким и тяжёлым в сравнении с паровыми, проще в управлении, при запуске не требовал длительной подготовки (разогрева котла), а в стационарном режиме работал полностью автоматически, тогда как для работы паровой машины требовалось постоянное участие кочегара. По этим причинам газовый мотор сразу привлёк к себе внимание потребителей.

Этих двигателей было выпущено свыше 300 единиц (по некоторым источникам — до 500) несколькими французскими фирмами, на которых Ленуар размещал заказы на изготовление. Они использовались как стационарные, судовые, как приводы локомотивов и дорожных экипажей. Но после появления в продаже четырёхтактного двигателя внутреннего сгорания конструкции Николауса Отто (принцип действия которого широко используется и сегодня), двигатель Ленуара быстро теряет свои позиции на рынке, и, в конце концов, вытесняется двигателем Отто.

Читать еще:  Что такое бачата в двигателе

Двигатель Ленуара значительно уступал конкуренту по термическому КПД, кроме того, по сравнению с другими поршневыми двигателями внутреннего сгорания у него была крайне низкая мощность, снимаемая с единицы рабочего объёма цилиндра. Двигатель с 18-литровым цилиндром развивал мощность всего в 2 лошадиных силы. Эти недостатки были следствием того, что в двигателе Ленуара отсутствует сжатие топливной смеси перед зажиганием. Равномощный ему двигатель Отто (в цикле которого был предусмотрен специальный такт сжатия) весил в несколько раз меньше, и был гораздо более компактным.

Даже очевидные преимущества двигателя Ленуара — относительно малый шум (следствие выхлопа практически при атмосферном давлении) и низкий уровень вибраций (следствие более равномерного распределения рабочих ходов по циклу) не помогли ему выдержать конкуренцию.

В технической термодинамике рабочий процесс двигателя Ленуара описывается циклом Ленуара.

Что такое двигатель ленуара

Первое слово о двигателе

Автомобиль, самолет, электричество, кино, радио, телевидение — все эти и многие другие достижения современной техники сделали нашу жизнь не похожей на жизнь наших дедов и прадедов. Пытливый человеческий разум раскрыл и продолжает раскрывать одну за другой тайны природы. То, что казалось когда-то сказкой, о чем мечтал человек, как о несбыточном, вошло в жизнь, стало для нас самым обыденным.

Могучие средства современной техники преобразили нашу страну.

В глухих деревнях зажглись «лампочки Ильича», заговорило радио. Автомобили, железные дороги, пароходы и теплоходы, аэросани и самолеты приблизили дальние районы к столицам.

На поля вышли чудесные машины, которые облегчили тяжелый труд хлеборобов; почти вся пахотная земля в нашей стране обрабатывается тракторами.

Стальные исполины-экскаваторы роют каналы и строят плотины. Сейчас уже наша промышленность выпускает такие экскаваторы, которые сами могут перешагивать с места на место и в один прием вырывать до 20 кубических метров земли. Одна такая машина способна заменить до двенадцати тысяч землекопов.

Локомотивы, речные и морские суда, снабженные двигателями огромной мощности, перевозят пассажиров и грузы в таком количестве, что сделать это с помощью конной тяги, парусного и гребного флота и даже с помощью первых паровозов и пароходов прошлого века было бы практически невозможно.

Всё больше и больше вводится в строй электрических станций— от маленьких, передвижных, до самых крупных. Мы далеко ушли вперед от того времени, когда была пущена первая русская электростанция в Петербурге на реке Мойке (1882–1883 годы). Так входит в нашу жизнь техника — и прежде всего машинная техника, поставленная на службу человеку.

Но машина, став у нас другом человека, облегчая его труд, улучшая условия жизни, требует и к себе дружеского, внимательного отношения. Машину надо знать, надо любить ее.

Вы скажете: но ведь их очень много, этих машин, нельзя же всех их знать! Это правда. У нас много инженеров, техников, механиков, которые изучают и совершенствуют дальше машины; одни работают в одной отрасли техники, другие — в другой. Есть инженеры-электрики, которые знают и совершенствуют электрические машины; есть инженеры-автомобилисты, которые знают и совершенствуют автомобили; инженеры-машиностроители, строящие различные сложные машины; инженеры-теплотехники, сооружающие тепловые машины, и так далее. И если даже инженеры специализируются в определенной области технических знаний, то было бы нелепо полагать, что каждый человек должен знать в совершенстве все машины.

Нет, узнать всё о современных машинах без глубокого изучения техники нельзя. Но не знать ничего о машинах сегодня, в век техники, тоже нельзя. Надо уметь разобраться во всем многообразии окружающих нас машин, надо понимать принцип действия главнейших из них.

К таким главнейшим машинам относится машина-двигатель.

Пока человечество не умело использовать различные силы природы, заставив их работать на себя, двигателем был сам человек или рабочий скот. Мускульная сила человека заставляла вращаться первые деревянные приспособления: ворот колодца, гончарный станок, ручной жернов. Лошадь двигала телегу, тащила соху и борону. Человек придумывал различные приспособления, которыми он мог бы сделать больше работы, чем голыми руками. Строились машины — орудия, заменявшие ручной труд. Машины-орудия усложнялись, и, чтобы приводить их в движение, мускульной силы человека и животных не хватало. И вот появились новые машины, которые сами стали двигать другие машины. С тем, что было не под силу, скажем, лошади, новые машины-двигатели справлялись легко. Люди начали создавать большие станки, можно было ставить много станков — появились заводы, фабрики. Здесь потребовались и весьма мощные двигатели. Потом машину-двигатель поставили на рельсы, и она потянула за собой длинные составы вагонов.

Позднее машину-двигатель заставили вращать машины, вырабатывающие электрический ток. Появился новый вид энергии — электричество, которое дало свет, новую двигательную силу, получившуюся с помощью электрических двигателей; появилось кино, радио, телевидение.

Нашли машину-двигатель и для городских повозок, чтобы заменить извозчичьи пролетки и колымаги, — появился автомобиль, легковой и грузовой.

Машину-двигатель поставили на колеса и впрягли в плуг, в борону, — появились тракторы.

Машину-двигатель связали с огромными ковшами, которые стали вгрызаться в землю, рыть котлованы, — появились экскаваторы.

Всё, к чему пришла современная техника, было бы немыслимо достичь без машин-двигателей, и притом разных двигателей.

И нет ничего удивительного в том, что среди машин, окружающих нас, так много машин-двигателей, машин, вырабатывающих энергию.

Читать еще:  Шевроле авео громко работает двигатель

О машинах-двигателях и написана эта книга.

Здесь рассказано о том, какими путями входила в жизнь человека машина-двигатель, о том, как она развивалась и совершенствовалась. Эта книга повествует также и о людях, чей труд и знания были отданы на благо человечества и чьи имена нельзя не вспомнить, когда заходит речь о сделанных ими открытиях и изобретениях, обогативших технику.

Эта книга — не учебник. Здесь нет подробного описания устройства разных двигателей. Здесь рассказано лишь о принципах, на которых основана работа двигателей, о том, что связывает между собой разные типы двигателей, и о том, что их отличает. В этой книге говорится о двигателях-«старичках», которые, сыграв свою роль, уже покинули или покидают сцену, о двигателях-«юнцах» и о двигателях-«младенцах», то есть о тех, которые лишь недавно завоевали право на жизнь, и о тех, кто переживает свой «детский возраст», готовясь занять прочное место в технике завтрашнего дня.

Для многих из вас это будет первая книга о двигателях. И автору хочется думать, что среди читателей найдется немало таких, кого всерьез и надолго заинтересует техника двигателе-строения, кто вслед за этой книгой прочтет специальные технические книги и по ним углубит свои знания.

Глава I. Укрощенные стихии

«Вода примером служит нам…»

Вы помните, откуда эти слова? Это знаменитая песенка Шуберта. Может быть, вы помните и мелодию этой песенки?

Если вы хоть раз ее слышали, то, конечно, помните. Разве можно забыть эту музыку, в которой воплощено само движение, неудержимый поток, каскад падающих струй. Даже если вы не знаете слов этой песенки, в одной только музыке почувствуете, как неугомонная, вечно бурлящая, вечно текущая вода заставляет беспрестанно работать мельницу, заставляет вращаться тяжелые жернова в извечном трудовом ритме.

Вода! Вот кому обязано человечество своими первыми двигателями.

Человек давным-давно понял, что текущая в реке вода обладает большой силой. Пловцу было трудно бороться с течением, гребцу было тяжело вести лодку вверх по реке. А падающая вода долбила камень. И, выбиваясь из сил в борьбе с природной стихией, человек свои мысли обратил к воде. Надо заставить текущую воду работать и приносить пользу!

И вот появились самые первые двигатели — водяные колеса. Появились они еще несколько тысячелетий тому назад в древнем Китае, где из бамбуковых стержней сооружали водяные вертушки.

Позднее в древнем Вавилоне и в древнем Египте водяные колеса широко применялись для поливки орошаемых земель. Делалось это так. В дно многоводной реки вбивали специальные устои или неподвижно, на каменных якорях, ставили рядом две лодки. Устои или лодки служили опорами для вала огромного деревянного колеса.

ЛитЛайф

Жанры

Авторы

Книги

Серии

Форум

Левин Марк Иосифович

Книга «Машина-двигатель. От водяного колеса до атомного двигателя»

Оглавление

Читать

Помогите нам сделать Литлайф лучше

  • «
  • 1
  • 2
  • .
  • 18
  • 19
  • 20
  • 21
  • 22
  • 23
  • 24
  • .
  • 50
  • 51
  • »
  • Перейти

Когда двигатель пускался, его наружные стенки были холодны, как все металлические предметы вокруг. Но вот двигатель немного проработал — и до стенок уже нельзя дотронуться рукой.

Кузьминский знал, что вдоль стенок цилиндра двигателя просверлены специальные каналы и через эти каналы непрерывно пропускается охлаждающая вода, вытекающая из специального бака. И всё же двигатель очень нагревался.

«Значит, плохо используется тепло, выделяющееся из газа, — думал Кузьминский. — Оно, это тепло, должно производить работу, а не нагревать окружающий воздух».

В 1862 году в журнале «Морской сборник» Кузьминский поделился своими замечаниями о недостатках двигателя Ленуара и предложил сочетать принцип сжигания топлива внутри цилиндра двигателя с предварительным сжатием воздуха. Он рассуждал так: если в цилиндр каким-либо путем подать сжатый воздух, то, расширяясь, этот воздух может толкать поршень, но тогда он, наоборот, будет охлаждаться и охлаждать стенки цилиндра, отнимая при расширении тепло от окружающих его предметов. Так работают воздушные двигатели. А что, если бы в тот момент, когда начинается расширение, впустить в цилиндр порцию газа и поджечь? Выделяющееся тепло снова подогревало бы воздух и давление его при расширении не так быстро снижалось бы, то есть он мог бы сильнее толкать поршень на всем его ходе от одного крайнего положения до другого. Значит, такой двигатель, правильно используя тепло сгорания, смог бы развивать большую мощность, чем просто воздушные двигатели или чем двигатель Ленуара, работающий без сжатия.

Заметка Кузьминского была короткой. Автор не предлагал новой конструкции, — он только обращал внимание инженеров на тот путь, который, по его мнению, может привести к созданию более экономичного и надежного двигателя, чем двигатель Ленуара.

Сам Ленуар плохо разбирался в науке и не видел, в чем состоит принципиальный порок его двигателя.

И это несмотря на то, что уже почти сорок лет прошло со времени издания книги его гениального соотечественника — Сади Карно, где впервые говорилось о том, как следует создавать тепловой двигатель с высоким коэффициентом полезного действия.

Судебное дело о четырех тактах

Так же, как Уатт и Болтон пробили дорогу паровой машине широкой рекламой, так и Ленуар с Маринони приложили все старания к тому, чтобы весь мир заговорил о только что созданном газовом двигателе.

Читать еще:  Что такое высокопроизводительный двигатель

Уже в 1860 году на заводе Маринони было построено десять двигателей Ленуара, а в течение нескольких лет более трехсот машин работало в различных странах Европы.

В одной из кельнских газет, в Германии, появилась хвалебная статья, посвященная новому двигателю. В статье говорилось о небывалом успехе двигателя внутреннего сгорания, о тех широких перспективах, которые открываются перед транспортом и промышленностью с применением такого двигателя. «Конец паровым машинам!» — восклицал автор статьи.

Среди других статью прочел тридцатилетний конторщик Николай Отто. Машин он не знал, а двигателей тем более. До сих пор ему приходилось работать приказчиком, бухгалтером, конторщиком. Но такая жизнь ему казалась скучной, бесперспективной. Он жаждал найти применение своим силам, найти свой особый путь к успеху.

Прочитав статью о двигателе Ленуара, он загорелся сам идеей постройки таких двигателей, их совершенствования.

— Покончить с паровыми машинами — вот над чем мне надо работать! — увлеченно говорил он в кругу друзей.

— Но как? — удивлялись друзья. — Ты же ничего не смыслишь в технике.

Однако Николай Отто был тверд в своем решении. Он стал много заниматься и упорно читать технические книжки, познакомился с устройством двигателя Ленуара.

С помощью кустарных мастерских он построил себе маленькую опытную машину. Но заставить работать эту машину было нелегко. Тут только Отто и понял, что между желанием и его исполнением лежит путь огромного труда и исканий.

Как-то, настойчиво повторяя свои бесконечные попытки запуска двигателя, Отто заметил любопытное явление. Начав, как обычно, всасывать в цилиндр рабочую смесь — вращая при этом маховик и отводя поршень, — он позабыл включить электрическое зажигание. Не дав засосанному газу уйти из цилиндра, Отто повернул маховик в обратном направлении и тем самым сжал газ. После этого он включил зажигание, искра подожгла сжатый газ, и поршень рвануло вперед сильнее обычного: вместо двух-трех оборотов, маховик после взрыва сделал чуть ли не десять.

Так своими опытами Отто пришел к Значительному техническому открытию, которое, однако, уже предвидели инженеры, знающие термодинамику, и в их числе русский инженер Кузьминский: если газ предварительно сжимать, то работа, совершаемая этим газом при сгорании, окажется больше.

В один год со статьей Кузьминского, то есть в 1862 году, вышла брошюра французского инженера Бо де Роша, где также научно доказывалось преимущество предварительного сжатия. Больше того, Бо де Роша предложил способ выполнения такого сжатия, — он рекомендовал производить работу в цилиндре двигателя за четыре приема:

1) сначала, отводя поршень внешним усилием (например вращая маховик), засосать через отверстия в цилиндре рабочую смесь воздуха с газом;

2) затем закрыть всасывающие отверстия специальными клапанами и сжать поршнем на обратном его ходе рабочую смесь;

3) когда поршень дойдет до крайнего положения, — электрической искрой поджечь смесь. Произойдет вспышка, выделившееся тепло поднимет давление газа, отчего поршень совершит уже рабочий ход — сам повернет вал с маховиком;

4) как только под давлением расширяющихся газов поршень пройдет весь ход и дойдет до другого крайнего положения, — надо открыть специальные выхлопные отверстия в цилиндре, через которые отработавшие газы вырвутся наружу, а их остаток будет выталкиваться поршнем, так как раскрутившийся маховик заставит по инерции поршень идти снова вверх.

Затем всё должно повториться в такой же последовательности еще и еще раз — непрерывно, но уже без помощи человека — автоматически, за счет использования инерции маховика. Отто ничего, по-видимому, не знал о предложении Кузьминского, но знал ли Отто о книжке Бо де Роша? Трудно сказать. Во всяком случае, двигатель, который он построил совместно с инженером Лангеном, стал работать именно в четыре приема, или, как теперь говорят, в четыре такта.

Новый четырехтактный газовый двигатель Отто — Лангена появился впервые на Всемирной Парижской выставке в 1873 году.

Свыше пятнадцати лет прошло с тех пор, как конторщик Отто стал увлекаться двигателями. За это время, найдя себе компаньона в лице состоятельного инженера Лангена, он стал заводчиком, и двигатель 1878 года был изготовлен по всем правилам промышленного производства того времени. Развивал он мощность в 4 лошадиные силы. Топливом служил светильный газ.

Как же выглядит этот первый четырехтактный двигатель внутреннего сгорания?

Первый четырехтактный двигатель внутреннего сгорания — газовый двигатель Отто — Лангена, построенный в 1878 году.

На массивном фундаменте лежит плита. К плите крепится горизонтальный цилиндр. В подшипниках справа лежит коленчатый вал с маховиком. Поршень через шатун связан с валом. На коленчатом валу сидит коническая шестерня, которая может вращать другую шестерню, связанную с маленьким валиком, доходящим до крышки цилиндра.

Этот валик, вращаясь в два раза медленнее коленчатого вала, открывает золотником то всасывающие, то выхлопные окна в крышке цилиндра.

На Парижской выставке двигатель работал и вызвал огромный интерес.

Шутка ли — вместо коэффициента полезного действия в 3–4 %, как у Ленуара, здесь на полезную работу шло уже 12–14 % выделяющегося тепла! А на сколько меньше сжигалось газа!

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector