Sw-motors.ru

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

История создания двигателей внутреннего сгорания

История создания двигателей внутреннего сгорания

Содержание

История создания двигателей внутреннего сгорания

В 1799 году французский инженер Филипп Лебон открыл светильный газ. В 1799 году он получил патент на использование и способ получения светильного газа путём сухой перегонки древесины или угля. Это открытие имело огромное значение, прежде всего для развития техники освещения. Очень скоро во Франции, а потом и в других странах Европы газовые лампы стали успешно конкурировать с дорогостоящими свечами. Однако светильный газ годился не только для освещения.

Патент на конструкцию газового двигателя

В 1801 году Лебон взял патент на конструкцию газового двигателя. Принцип действия этой машины основывался на известном свойстве открытого им газа: его смесь с воздухом взрывалась при воспламенении с выделением большого количества теплоты. Продукты горения стремительно расширялись, оказывая сильное давление на окружающую среду. Создав соответствующие условия, можно использовать выделяющуюся энергию в интересах человека. В двигателе Лебона были предусмотрены два компрессора и камера смешивания. Один компрессор должен был накачивать в камеру сжатый воздух, а другой — сжатый светильный газ из газогенератора. Газовоздушная смесь поступала потом в рабочий цилиндр, где воспламенялась. Двигатель был двойного действия, то есть попеременно действовавшие рабочие камеры находились по обе стороны поршня. По существу, Лебон вынашивал мысль о двигателе внутреннего сгорания, однако в 1804 году он погиб, не успев воплотить в жизнь своё изобретение.

Жан Этьен Ленуар

В последующие годы несколько изобретателей из разных стран пытались создать работоспособный двигатель на светильном газе. Однако все эти попытки не привели к появлению на рынке двигателей, которые могли бы успешно конкурировать с паровой машиной. Честь создания коммерчески успешного двигателя внутреннего сгорания принадлежит бельгийскому механику Жану Этьену Ленуару. Работая на гальваническом заводе, Ленуар пришёл к мысли, что топливовоздушную смесь в газовом двигателе можно воспламенять с помощью электрической искры, и решил построить двигатель на основе этой идеи.

Ленуар не сразу добился успеха. После того как удалось изготовить все детали и собрать машину, она проработала совсем немного и остановилась, так как из-за нагрева поршень расширился и заклинил в цилиндре. Ленуар усовершенствовал свой двигатель, продумав систему водяного охлаждения. Однако вторая попытка запуска также закончилась неудачей из-за плохого хода поршня. Ленуар дополнил свою конструкцию системой смазки. Только тогда двигатель начал работать.

Август Отто

В 1864 году было выпущено уже более 300 таких двигателей разной мощности. Разбогатев, Ленуар перестал работать над усовершенствованием своей машины, и это предопределило её судьбу — она была вытеснена с рынка более совершенным двигателем, созданным немецким изобретателем Августом Отто.

В 1864 году тот получил патент на свою модель газового двигателя и в том же году заключил договор с богатым инженером Лангеном для эксплуатации этого изобретения. Вскоре была создана фирма «Отто и Компания».

На первый взгляд, двигатель Отто представлял собой шаг назад по сравнению с двигателем Ленуара. Цилиндр был вертикальным. Вращаемый вал помещался над цилиндром сбоку. Вдоль оси поршня к нему была прикреплена рейка, связанная с валом. Двигатель работал следующим образом. Вращающийся вал поднимал поршень на 1/10 высоты цилиндра, в результате чего под поршнем образовывалось разрежённое пространство и происходило всасывание смеси воздуха и газа. Затем смесь воспламенялась. Ни Отто, ни Ланген не владели достаточными знаниями в области электротехники и отказались от электрического зажигания. Воспламенение они осуществляли открытым пламенем через трубку. При взрыве давление под поршнем возрастало примерно до 4 атм. Под действием этого давления поршень поднимался, объём газа увеличивался и давление падало. При подъёме поршня специальный механизм отсоединял рейку от вала. Поршень сначала под давлением газа, а потом по инерции поднимался до тех пор, пока под ним не создавалось разряжение. Таким образом, энергия сгоревшего топлива использовалась в двигателе с максимальной полнотой. В этом заключалась главная оригинальная находка Отто. Рабочий ход поршня вниз начинался под действием атмосферного давления, и после того, как давление в цилиндре достигало атмосферного, открывался выпускной вентиль, и поршень своей массой вытеснял отработанные газы. Из-за более полного расширения продуктов сгорания КПД этого двигателя был значительно выше, чем КПД двигателя Ленуара и достигал 15 %, то есть превосходил КПД самых лучших паровых машин того времени.

Поскольку двигатели Отто были почти в пять раз экономичнее двигателей Ленуара, они сразу стали пользоваться большим спросом. В последующие годы их было выпущено около пяти тысяч штук. Отто упорно работал над усовершенствованием их конструкции. Вскоре зубчатую рейку заменила кривошипно-шатунная передача. Но самое существенное из его изобретений было сделано в 1877 году, когда Отто взял патент на новый двигатель с четырёхтактным циклом. Этот цикл по сей день лежит в основе работы большинства газовых и бензиновых двигателей. В следующем году новые двигатели уже были запущены в производство.

Четырёхтактный цикл был самым большим техническим достижением Отто. Но вскоре обнаружилось, что за несколько лет до его изобретения точно такой же принцип работы двигателя был описан французским инженером Бо де Роша [de] . Группа французских промышленников оспорила в суде патент Отто. Суд счёл их доводы убедительными. Права Отто, вытекавшие из его патента, были значительно сокращены, в том числе было аннулировано его монопольное право на четырёхтактный цикл.

Хотя конкуренты наладили выпуск четырёхтактных двигателей, отработанная многолетним производством модель Отто всё равно была лучшей, и спрос на неё не прекращался. К 1897 году было выпущено около 42 тысяч таких двигателей разной мощности. Однако то обстоятельство, что в качестве топлива использовался светильный газ, сильно суживало область применения первых двигателей внутреннего сгорания. Количество светильногазовых заводов было незначительно даже в Европе, а в России их вообще было только два- в Москве и Петербурге.

Поиски нового горючего

Поэтому не прекращались поиски нового горючего для двигателя внутреннего сгорания. Некоторые изобретатели пытались применить в качестве газа пары жидкого топлива. Ещё в 1872 году американец Брайтон пытался использовать в этом качестве керосин. Однако керосин плохо испарялся, и Брайтон перешёл к более лёгкому нефтепродукту — бензину. Но для того, чтобы двигатель на жидком топливе мог успешно конкурировать с газовым, необходимо было создать специальное устройство для испарения бензина и получения горючей смеси его с воздухом.

Брайтон в том же 1872 году придумал один из первых так называемых «испарительных» карбюраторов, но он действовал неудовлетворительно.

Бензиновый двигатель

Работоспособный бензиновый двигатель появился только десятью годами позже. Изобретателем его был немецкий инженер Готлиб Даймлер. Много лет он работал в фирме Отто и был членом её правления. В начале 80-х годов он предложил своему шефу проект компактного бензинового двигателя, который можно было бы использовать на транспорте. Отто отнёсся к предложению Даймлера холодно. Тогда Даймлер вместе со своим другом Вильгельмом Майбахом принял смелое решение — в 1882 году они ушли из фирмы Отто, приобрели небольшую мастерскую близ Штутгарта и начали работать над своим проектом.

Проблема, стоявшая перед Даймлером и Майбахом была не из лёгких: они решили создать двигатель, который не требовал бы газогенератора, был бы очень лёгким и компактным, но при этом достаточно мощным, чтобы двигать экипаж. Увеличение мощности Даймлер рассчитывал получить за счёт увеличения частоты вращения вала, но для этого необходимо было обеспечить требуемую частоту воспламенения смеси. В 1883 году был создан первый бензиновый двигатель с зажиганием от раскалённой полой трубочки, открытой в цилиндр.

Первая модель бензинового двигателя предназначалась для промышленной стационарной установки.

Процесс испарения жидкого топлива в первых бензиновых двигателях оставлял желать лучшего. Поэтому настоящую революцию в двигателестроении произвело изобретение карбюратора. Создателем его считается венгерский инженер Донат Банки. В 1893 году он взял патент на карбюратор с жиклёром, который был прообразом всех современных карбюраторов. В отличие от своих предшественников Банки предлагал не испарять бензин, а мелко распылять его в воздухе. Это обеспечивало его равномерное распределение по цилиндру, а само испарение происходило уже в цилиндре под действием тепла сжатия. Для обеспечения распыления всасывание бензина происходило потоком воздуха через дозирующий жиклёр, а постоянство состава смеси достигалось за счёт поддержания постоянного уровня бензина в карбюраторе. Жиклёр выполнялся в виде одного или нескольких отверстий в трубке, располагавшейся перпендикулярно потоку воздуха. Для поддержания напора был предусмотрен маленький бачок с поплавком, который поддерживал уровень на заданной высоте, так что количество всасываемого бензина было пропорционально количеству поступающего воздуха.

Читать еще:  Двигатель k24z4 технические характеристики

Первые двигатели внутреннего сгорания были одноцилиндровыми, и, для того чтобы увеличить мощность двигателя, обычно увеличивали объём цилиндра. Потом этого стали добиваться увеличением числа цилиндров.

В конце XIX века появились двухцилиндровые двигатели, а с начала XX столетия стали распространяться четырёхцилиндровые.

Что такое двигатель отто

Ha протяжении последних десятилетий было отсеяно множество альтернатив традиционному типу двигателя. А потому четырехтактный ДВС с возвратно-поступательным движением поршней так и остался верен схеме своего создателя Николауса Августа Отто.

Вполне возможно, что историки будущего назовут XX век веком упущенных возможностей, поскольку в основном в этот период человечество жило за счет изобретений XIX столетия. Наиболее значительными из них стали двигатели — паровой, электрический и внутреннего сгорания. И даже ядерная силовая установка (инновация нашего времени) является, по сути, лишь паровой машиной, в которой угольная топка заменена реактором. Если же рассуждать с философских позиций, то и здесь созидательной деятельности в XX веке получилось меньше, чем разрушительной. В качестве примера достаточно сравнить разрывной артиллерийский снаряд, самое эффективное оружие XIX века, с термоядерной бомбой. На протяжении последних десятилетий эволюция безжалостно отсеяла множество альтернатив традиционному типу двигателя: он остался верен схеме, выкристаллизованной немцем Николаусом Августом Отто в конце XIX столетия. Немцы так и продолжают именовать его Otto Motor, хотя точнее было бы назвать «4-тактный ДВС с возвратно-поступательным движением поршней», имея в виду число перемещений поршня в рамках одного полного цикла. Первый такт — впуск горючей смеси в цилиндр, при котором поршень опускается. Второй — сжатие смеси при движении поршня вверх. Третий — воспламенение смеси разрядом электрической свечи и движение поршня вниз под напором расширяющихся продуктов горения (так называемый рабочий ход). Четвертый — выталкивание отработавших газов в атмосферу поднимающимся поршнем. Принципиальные детали такого мотора — блок и головка цилиндров, поршни, шатуны, коленчатый вал, газораспределительный механизм и другие — не меняют своего назначения десятилетиями. Означает ли это, что ДВС замер в своем развитии?

Без колебаний

Особенность классического ДВС такова, что поршни в его цилиндрах периодически останавливаются и вновь разгоняются. Например, в режиме максимальной мощности (5 000 об/мин) каждый из четырех поршней популярного вездехода ВАЗ-2121 «Нива» 10 тысяч раз в минуту разгоняется до скорости 21,5 м/сек и столько же раз полностью останавливается. Главный удар возникающих при этом сил и моментов принимает на себя кривошипно-шатунный механизм, а через него — блок цилиндров и картер двигателя. С ненужными вибрациями, доставляющими неудобства пассажирам и способными разрушить конструкцию мотора, борются посредством компенсации возникающих сил и моментов. Влияние на уровень вибраций двигателя оказывает расположение кривошипов коленчатого вала, число цилиндров и угол развала между их группами в V-и W-образных схемах, расстояние между соседними цилиндрами в группе. Наиболее уравновешенными являются рядные 6- и 8-цилиндровые, V-образный 12-цилиндровый и оппозитный 6-цилиндровый двигатели. Так, сбалансированность рядной «шестерки», на которой в 1911 году Генри Ройс применил гаситель крутильных колебаний коленчатого вала, позволила представителям компании Rolls-Royce использовать эффектный рекламный ход — на радиатор заведенного автомобиля они устанавливали ребром золотой соверен, и монета не падала.

Авторы моторов.

В истории автомобильных двигателей немало громких имен, но Отто, Дизель и Ванкель признаются наиболее значимыми. В 1893 году Рудольф Дизель изобрел мотор, способный работать на более тяжелых (и дешевых) фракциях перегонки и крекинга нефти. Если в моторе Отто смесь поджигается электрическим разрядом, то в дизеле — от сжатия ее поршнем, иными словами, самовоспламенением. Топливо для такого мотора, солярку, немцы называют Diesel. А топливо для обычного мотора — Benzin. Существует версия, что и название «бензин» происходит от фамилии изобретателя одного из первых самодвижущихся экипажей (1886 год) немца Карла Бенца. В ту пору бензин приобретали в аптеках, поскольку он являлся антисептическим средством. Феликс Ванкель запатентовал роторно-поршневой тип двигателя в 1934 году. В его корпусе овальной формы движутся не поршни на шатунах, а треугольный, с выпуклыми сторонами ротор. Он описывает внутри корпуса кривую, называемую эпитрохоидой, при этом его вершины, плотно прилегая к стенкам корпуса, образуют 3 отдельные камеры сгорания. В каждой из них последовательно происходит обычный 4-тактный цикл. Из-за отсутствия возвратно-поступательного движения такой мотор почти не вибрирует, а его рабочие обороты значительно выше, чем у поршневого ДВС. Единственная фирма, выпускающая автомобили с «ванкелем», — японская Mazda. Она довела конструкцию мотора Renesis до совершенства и в награду за упорство в 2003 году удостоилась Гран-при конкурса «Двигатель года». Присвоено оно двухсекционному, то есть с двумя роторами в отдельных корпусах, мотору. К каждому подведено по два впускных и по два выпускных трубопровода. Роторы обслуживают в общей сложности шесть форсунок — четыре во впускных трубопроводах и две непосредственного впрыска. При крошечном рабочем объеме 2×0,654 л двигатель развивает огромную мощность в 250 л. с. при 8 500 об/мин и имеет максимальный крутящий момент 216 Нм при 5 500 об/мин.

ЭФФЕКТИВНОСТЬ ДВИГАТЕЛЯ ОТТО

В идеальном цикле Отто топливно-воздушная смесь адиабатиче — сжимается от объема Vx до объема V2 На р, К-диа грамме, представленной на v. 3.7, этот процесс описывается линией между точками 1 и 2. Так,

Из закона идеального газа

г — степень сжатия Vt / V2. Процесс сжатия можно считать адиабатическим, Катьку этот процесс происходит настолько быстро, что теплообмен с ок — ‘лей средой через стенки цилиндра произойти практически не успевает.

Следовательно, затраченная при сжатии работа равна увеличению внутренней энергии газа:

Wia=[lcv(T2-Tl) = ViCv(l-r^). (12,

Рис. 3.7. р, К-диаграмма цикла Отто

В конечной точке фазы сжатия (точка 2) электрическая искра поджигает рабочую смесь, которая в идеальном случае должна мгновенно сгорать. При этом температура и давление мгновенно увеличиваются и рабочее тело пере­ходит в состояние, изображенное на диаграмме точкой 3. В ходе этого про­цесса (подвод теплоты) объем рабочего тела не меняется. Количество подве­денного тепла

Q2,3 = vcL,(r3-r2). (13)

Поведение рабочего тела в процессе расширения аналогично поведению при сжатии:

Таким образом, при работе двигателя получается полезная работа W3 4 — Wx ■ при подведенной энергии Q7 3. Следовательно, эффективность двигателя

Если учесть, что согласно уравнению (11) г1^ = ТА/Т2, соотношение (15) мож — записать как

Из этого следует, что идеальный цикл Отто имеет эффективность, равную эффективности цикла Карно, соответствующего диапазону температур между максимальной «довзрывной» и минимальной температурой двигателя Отто. При эм идеальный цикл Отто никогда не сможет иметь эффективность равную эф — ктивности цикла Карно, соответствующего самой большой и самой низкой мпературе цикла Отто.

Рис. 3.8. Эффективность двигателей Дизеля и Отто в зависимости от степени сжатия

Теоретическая эффективность изображена на рис. 3.8 в зависимости от степе — сжатия рабочего тела. Эффективность двигателя Дизеля ниже, чем двигателя. так как у дизеля сгорание происходит при постоянном давлении (см. плот — акрашенную область на рис. 3.7), тогда как при искровом зажигании — постоянном объеме. Поэтому общая площадь цикла на р, V-диаграмме у дви — :я Дизеля будет меньше, чем у двигателя Отто. Идеальная эффективность атеяя Дизеля определяется как

= V3/V2 (см. рис. 3.7) — так называемый коэффициент спрямления, или нь расширения в течение периода сгорания.

На практике дизельные двигатели тем не менее имеют большую эффектиЕ ность, чем двигатели Отто, поскольку последние работают с меньшей степенью сжатия во избежание детонации (см. § 3.6).

Читать еще:  Что стучит в двигателе d4bh

Эффективность может быть увеличена следующим образом:

1) путем повышения у;

2) путем повышения степени сжатия.

Так как у у воздуха больше, чем у паров топлива, то работа на обедненної смеси будет более эффективна. Негативный момент использования обедненной смеси состоит в том, что ее сгорание протекает медленнее, чем сгорание обо­гащенной смеси. Если же смесь будет очень бедной, то сгорание может стаи — нестабильным, а работа двигателя неустойчивой, в результате увеличится веро­ятность возникновения обратной вспышки на выхлопе.

Стехиометрическое соотношение топливно-воздушной смеси для бензин равно 14,7:1. Однако максимальная мощность достигается при сильно обога­щенной смеси с соотношением от 12:1 до 13:1, тогда как максимальный КПД реализуется для относительно бедной смеси с соотношением топливо/возді от 16:1 до 18:1. В двигателях со стратифицированным горением реализуется им тересный компромисс: при тангенциальном впрыске топлива и воздуха в ци­линдр обогащенная смесь за счет действия центробежных сил образуется стенок цилиндра, а более бедная — у оси. Горение инициируется у стенок далее распространяется к центру цилиндра. Таким образом, для обедненной в среднем смеси достигается высокий КПД двигателя и решается проблем устойчивого горения топлива.

Как мы узнаем позже, при работе двигателя Отто топливная смесь име верхнее ограничение степени сжатия. При большой степени сжатия возможк возникновение детонационного режима воспламенения топливной смеси, ос бенно при ускорении двигателя. Степени сжатия, при которых двигатель може ускоряться без детонации, настолько малы, что применять такое сжатие при ра боте двигателя на стационарных режимах оказывается неэффективно. Решенг проблемы обеспечивается путем автоматической задержки момента искровое зажигания во время ускорения двигателя. Искусный метод варьирования степе ни сжатия был придуман в корпорации Daimler-Benz. Цилиндр в этом слу имеет два поршня. Один, как обычно, с помощью кривошілтно-шатунного ме ханизма соединен с главным валом, а второй находится в цилиндре в свободно’ положении над первым. Между этими поршнями впрыскивается необходим количество топлива, чтобы изменить объем между ними и обеспечить заданн1 степень сжатия в каждый конкретный момент.

Рассмотрим бензиновый двигатель со степенью сжатия 9:1, в котором испол зуется топливно-воздушная смесь с у = 1,3. Его теоретическая эффективное будет равна примерно 50 %.

Потери в дополни­тельных устройствах

Конечное использование энергии Сопротивление воздуха Трение качения (колеса) Тормозные потери-

Кондиционер Усилитель руля Другие аксессуары

3.4. Эффективность двигателя Отто

Рис. 3.9. Потери в компонентах автомобиля с искровым зажиганием смеси и распределение затрат энергии. Степень сжатия двигателя 9:1, топливно-воздушная смесь имеет у= 1,3. Теоретический (идеальный) КПД двигателя 50 %. После учета всех потерь конечная эффективность работы двигателя с сопутствующим оборудованием составляет менее 18 %.

Двигатель Отто — Otto engine

В Двигатель Отто был большой стационарный одноцилиндровый внутреннее сгорание четырехтактный двигатель разработан немецким Николаус Отто. Это была машина с низкой частотой вращения, и она производила только каждый второй ход из-за Цикл Отто, также разработанный Отто.

Содержание

  • 1 Типы
  • 2 График
  • 3 Атмосферный двигатель
  • 4 Цикл Отто
    • 4.1 Карбюратор и зажигание низкого напряжения
    • 4.2 Утрата патента
  • 5 Стационарные двигатели
    • 5.1 Сжигание свечей зажигания
    • 5.2 Регулировка оборотов двигателя
    • 5.3 Цилиндр охлаждения
  • 6 Первое использование в транспортировке
  • 7 Рекомендации
  • 8 внешняя ссылка

Немецкие изобретатели Николаус Отто и его партнер разработали три типа двигателей внутреннего сгорания. Ойген Ланген. Это были неудачный компрессионный двигатель 1862 года, атмосферный двигатель 1864 года и цикл Отто 1876 года, известный сегодня как бензиновый двигатель. Двигатели изначально использовались для стационарных установок, так как Отто не интересовался транспортом. Другие производители, такие как Daimler, усовершенствовали двигатель Otto для использования в транспортных средствах. [1] [2] [3]

График

Николаус Август Отто в молодости был коммивояжером в продуктовом магазине. В своих путешествиях он столкнулся с двигателем внутреннего сгорания, построенным в Париже бельгийским эмигрантом. Жан Жозеф Этьен Ленуар. В 1860 году Ленуару удалось создать двойного действия двигатель, работавший на освещающем газе с КПД 4%. 18-литровый Ленуар двигатель смог выдать всего 2 лошадиные силы.

При испытании копии двигателя Ленуара в 1861 году Отто узнал о влиянии сжатия на топливный заряд. В 1862 году Отто попытался создать двигатель, чтобы улучшить низкий КПД и надежность двигателя Ленуара. Он попытался создать двигатель, который сжимал бы топливную смесь до воспламенения, но потерпел неудачу, поскольку этот двигатель работал не более чем за несколько минут до его разрушения. Многие инженеры также безуспешно пытались решить проблему. [4]

В 1864 году Отто и Ойген Ланген основал первую компанию по производству двигателей внутреннего сгорания NA Otto and Cie (NA Otto and Company). В том же году Отто и Си удалось создать успешный атмосферный двигатель. [4]

На заводе закончилось место, и он был перенесен в г. Deutz, Германия в 1869 году компания была переименована в Gasmotoren-Fabrik Deutz (Компания по производству газовых двигателей Deutz). [4]

Готлиб Даймлер был техническим директором и Вильгельм Майбах был руководителем двигателестроения. Даймлер был оружейным мастером, который ранее также работал над двигателем Ленуара. [5]

К 1876 году Отто и Лангену удалось создать первый двигатель внутреннего сгорания, который сжимал топливную смесь перед сгоранием, обеспечивая гораздо более высокий КПД, чем любой другой двигатель, созданный к тому времени.

Атмосферный двигатель

В первой версии атмосферного двигателя использовалась конструкция колонны с канавками, разработанная Ойгеном Лангеном. Рабочий ход атмосферного двигателя осуществляется вверх с помощью зубчатой ​​рейки и шестерни для преобразования линейного движения поршня во вращательное движение. Степень расширения этого двигателя была намного более эффективной, чем у двигателя Ленуара 1860 года, и обеспечивала ему превосходную эффективность.

Двигатель Ленуара был двигателем, который сжигал топливо без предварительной попытки сжать топливо / смесь. Атмосферный двигатель Отто / Лангена работал с КПД 12% и производил 0,5 мм.л.с. (0.37 кВт; 0.51 PS) при 80 об / мин. В соревновании на 1867 г. Всемирная выставка в Париже он легко превзошел по эффективности двигатель Ленуара и завоевал золотую медаль, тем самым открыв путь для производства и продаж, на которые были профинансированы дополнительные исследования.

В первой версии для стабилизации стойки использовалась рама. Вскоре от этого отказались, поскольку конструкция была упрощена. Более поздние двигатели также отказались от рифленого цилиндра. Атмосферный двигатель имел систему зажигания газового пламени и выпускался типоразмером от 0,25 до 3 мм.л.с. (От 0,19 до 2,24кВт; От 0,25 до 3,04PS).

Когда в 1872 году N.A. Otto & Cie реорганизовалась в Gasmotoren-Fabrik Deutz, руководство выбрало Daimler в качестве директора завода, минуя даже Отто, и Daimler присоединился к компании в августе, взяв с собой Maybach в качестве главного дизайнера. [6] В то время как Daimler удалась улучшить производство, слабость в вертикальном исполнении поршневой Отто, в сочетании с упорной настойчивостью Daimler, на атмосферных двигателях, привела компанию в тупик. [7]

Несмотря на весь свой коммерческий успех, к 1875 году компания производила 634 двигателя в год, [7] двигатель Отто и Лангена зашел в технический тупик: он произвел всего 3л.с. (2.2 кВт; 3.0 PS), но для работы требовался запас высоты 10–13 футов (3,0–4,0 м). [7] В 1882 году, после выпуска 2649 двигателей, производство атмосферных двигателей было прекращено. В этом же году компанию покинули Готлиб Даймлер и Вильгельм Майбах. [4]

Цикл Отто

После 14 лет исследований и разработок Отто удалось создать двигатель внутреннего сгорания со сжатым зарядом 9 мая 1876 года. Отто нашел способ наслоить топливную смесь в цилиндр, чтобы топливо сгорало постепенно, а не взрывалось. Он назвал это слоистым или стратифицированным зарядом. Это привело к контролируемому сгоранию и более длительному проталкиванию поршня в цилиндр, а не к взрыву, который разрушил все двигатели, которые использовались ранее. Топливо было еще осветительный газ точно так же, как использовали атмосферные двигатели Ленуара и его собственные.

Читать еще:  Газель неустойчивая работа двигателя устранить

Этот двигатель использовал четыре цикла для создания мощности. Теперь он известен как Двигатель Отто Cycle. Это тот самый двигатель, который впервые был опробован в 1862 году.

Отто обратил свое внимание на четырехтактный цикл во многом благодаря усилиям Франц Рингс и Герман Шумм, привлеченный в компанию Готлиб Даймлер. [7] Именно к этому двигателю («Бесшумный двигатель Отто»), а не к двигателю Отто и Лангена, относится цикл Отто. Это был первый коммерчески успешный двигатель, в котором использовалось сжатие в цилиндрах (запатентовано Уильям Барнетт в 1838 г.). Двигатель Rings-Schumm появился осенью 1876 года и сразу же имел успех. [7]

Расположение цилиндров компрессионного двигателя было горизонтальным. Он отличался управлением золотникового клапана с зажигание газового пламени, которая преодолела проблемы, которые Ленуар не мог решить с помощью электрического зажигания, которое в то время было ненадежным. За 15 лет до разработки двигателя Отто выходная мощность ни разу не превышала 3 л.с. Через несколько лет после разработки двигателя Отто мощность двигателя выросла до 1000 л.с. [4]

Двигатель Otto Cycle в конечном итоге был адаптирован для работы на Лигроин и в итоге бензин, и много газов. Во время Второй мировой войны двигатели Отто работали на более чем 62 различных видах топлива, таких как древесный газ, угольный газ, пропан, водород, бензол и многие другие. Двигатель ограничен легкими видами топлива. Более поздняя разработка этого двигателя, известная как дизельный двигатель, может сжигать тяжелое топливо и масла.

Карбюратор и зажигание низкого напряжения

Deutz также разработал карбюратор и надежное низкое напряжение система зажигания в 1884 г.. Это позволило впервые использовать жидкое нефтяное топливо и сделало возможным использование двигателя при транспортировке. Эта работа велась параллельно с работой Готтлиба Даймлера и Вильгельма Майбаха, которые также разработали карбюратор, который заменил первоначальное зажигание с горячей трубкой на двигателе. Daimler Reitwagen, а зажигание от магнето система, которая легла в основу магнето Роберт Бош Корпорация. Daimler продолжил разработку двигателя Отто для транспорта, а Deutz перешел на дизельные двигатели.

Утрата патента

В 1886 году немецкое патентное ведомство аннулировало патент Deutz, который действовал до 1891 года, из-за открытия французом предыдущего патента на четырехтактный двигатель. Альфонс Бо де Роша. Дойц не смог показать, что его система индукции стратифицированного заряда не похожа на ту, что описана в патенте Роша, и потерял монополию и 1 из своих 25 патентов. К 1889 году более 50 компаний производили двигатели конструкции Отто. [8]

Стационарные двигатели

Сжигание свечей зажигания

Двигатели Отто были оснащены различными конструкциями механизмов для запуска искрообразования. Otto — один из первых двигателей, использующих свеча зажигания, который представляет собой устройство, которое производит небольшой электрическая искра для воспламенения топливного заряда. Обычно он состоял из поворотного переключающего рычага, который на короткое время захватывает рычаг выключателя питания и быстро его тянет. Затем рычаг переключателя отпускается, и ему дают вернуться в исходное положение для подготовки к следующему циклу. Эта система требует внешнего электрическая батарея, катушка зажигания, и система электрического заряда, аналогичная современным автомобильным двигателям.

Позже двигатели Отто использовали небольшой магнето прямо на двигателе. Вместо того, чтобы отключать выключатель, запальный рычаг свечи зажигания быстро вращает ротор магнето, который затем возвращается в исходное положение под действием натяжения пружины. Такое быстрое вращение катушки магнето создает очень короткий электрический ток, который зажигает свечу зажигания и воспламеняет топливо. Эта конструкция имеет то преимущество, что не требует внешней батареи, и именно так работают современные портативные газовые двигатели, в которых магнитная часть магнето включена в маховик. Современные портативные двигатели возбуждают магнето при каждом вращении маховика, поэтому используйте кулачковый электрический переключатель, чтобы предотвратить зажигание свечи, за исключением рабочего хода двигателя (см. потраченная впустую искра).

Регулировка оборотов двигателя

Это демонстрация того, как работает регулировка скорости в двигателе Отто. Вращающиеся шары — это центробежный регулятор, и по мере того, как машина работает медленнее, маленькое колесо перемещается влево, вставляя стержень в ближайший ролик и толкая его вверх, чтобы вызвать забор топлива, чтобы запустить двигатель на один оборот.

Если машина находится под нагрузкой и все еще работает слишком медленно, кулачок остается вставленным и заставляет двигатель запускаться повторно для каждого цикла зажигания. Когда частота вращения двигателя увеличивается, регулятор тянет маленькое колесо вправо, и машина движется по инерции без впрыска топлива, хотя свеча зажигания продолжает гореть без топлива в цилиндре.

Этот метод регулирования скорости часто называют Пан или пропал метод, потому что двигатель неправильно стреляет (из-за отсутствия топливной смеси) на тех тактах, где двигатель работает быстрее регулируемой скорости, но будет ударить (огонь) при силовых ударах со слишком низкой скоростью. Топливо не используется при тактах зажигания.

Цилиндр охлаждения

Двигатели Otto используют проточную водная куртка вокруг стенки цилиндра, как в современных системах охлаждения двигателя. Стационарные двигатели Отто, представленные на выставке Воссоединение паровых молотилок Западной Миннесоты все разделяют одну большую жару радиатор вне здания. Эта централизованная система удаленного отвода тепла также помогает поддерживать охлаждение двигателя.

Первое использование в транспортировке

У Отто и его менеджера Готлиба Даймлера были серьезные разногласия по поводу будущего направления двигателя Отто. В то время как Отто хотел производить большие двигатели для стационарных применений, Daimler хотел производить двигатели, достаточно маленькие, чтобы их можно было использовать на транспорте. После периода разногласий Даймлер оставил работу Отто и взял с собой Вильгельма Майбаха. В 1883 году Daimler и Maybach создали двигатель мощностью 0,5 л.с., который был компактным и эффективным. Чтобы уклониться от патентов, которыми Отто владел на конструкцию двигателя, была обнаружена претензия в отношении патента, выданного Бо де Роша в 1862 году, в том же году, когда Отто впервые не смог создать свой четырехтактный двигатель. Те, кто завидовали патентам Отто (было 25 патентов), 1 патент был отменен в Германии в основном из-за того, что суд не понял значения многослойной системы заряда Отто, которая преодолела проблемы взрывного сгорания, разрушившего ранее все конструкции двигателей.

Даймлер всегда называл свою конструкцию двигателем взрыва, чтобы противопоставить его двигателю Отто, и смог уклониться от выплаты гонорара Отто. В 1885 году он и Майбах создали двигатель под названием «Дедушкины часы» и построили вокруг него двухколесную раму. Это стало первым автомобилем с двигателем Отто. Четырнадцатилетний сын Даймлера Адольф был первым, кто ездил на этом моторизованном велосипеде, который является первым автомобилем с двигателем внутреннего сгорания. Daimler / Maybach Petroleum Reitwagen (ездовая машина) 1885 года был первым мотоциклом (и первым автомобилем) с двигателем внутреннего сгорания. [2] В то время как Deutz продолжал производить большие стационарные двигатели, Daimler перешел на лодки, дирижабли, локомотивы, автомобили, грузовики и другие виды транспорта. Deutz — старейший в мире производитель двигателей. [1] Daimler, ставший Daimler-Benz, является старейшим в мире производителем автомобилей.

Компания Daimler-Benz подготовила этот видеоролик к 125-летию со дня создания первого автомобиля, который Daimler назвал «Petroleum Reitwagen». В нем использовалось зажигание с помощью горячей трубки, потому что электрические системы того времени были ненадежными. Этот двигатель работал на топливе Лигроин, как и все автомобили вплоть до 1905 года. [ нужна цитата ] Daimler и Maybach основали компанию, известную как Daimler Motorenwerke Gesellschaft, которая позже объединилась с Benz и образовала Daimler-Benz, известную также как Мерседес Бенц.

Сегодня компания Отто Deutz — один из крупнейших производителей большегрузных автомобилей в мире. Daimler-Benz — один из крупнейших и наиболее уважаемых производителей роскошных автомобилей в мире. Практически все мировые производители автомобилей производят автомобили с двигателями цикла Отто, которые настолько распространены, что их называют бензиновыми двигателями.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector