История газовых и бензиновых двигателей

Несмотря на изобретение парового двигателя, многие небольшие предприятия и мастерские XIX века не могли его использовать, т.к. это было хлопотно, связано с большими затратами, а КПД небольшого парового двигателя был невысок (меньше 10%). Появилась острая необходимость в двигателе небольшой мощности, занимающего немного места, не требующего долгой подготовки к работе и который можно включать и выключать в любое время. Филипп Лебон в 1799 году открыл светильный газ и получил патент на способ получения и использования этого газа методом сухой перегонки угля или древесины, что значительно повлияло на развитие техники освещения.

Газовый двигатель Лебона

В 1801 году Лебон, основываясь на свойстве открытого газа, создал и запатентовал конструкцию газового двигателя. При воспламенении смесь газа с воздухом взрывалась, выделяя при этом большое количество теплоты. При расширении продукты горения оказывали давление на окружающую среду. При соответствующих условиях выделяемую энергию можно использовать в интересах человека. Двигатель Лебона включал 2 компрессора и камеру смешения. Один компрессор накачивал в камеру сжатый светильный газ, другой — сжатый воздух. Полученная в результате газовоздушная смесь направлялась в рабочий цилиндр, в котором воспламенялась. Это был двигатель двойного действия — действовавшие попеременно рабочие камеры были по обе стороны поршня. По сути, Лебон был близок к созданию двигателя внутреннего сгорания.

Двигатель Ленуара

После гибели изобретателя в 1804 году было несколько попыток создать двигатель на светильном газе. В 1860 году бельгийский изобретатель Хан Этьен Ленуар создал газовый двигатель, где горючая смесь воспламеняется, как и сейчас, при помощи электрической искры. Вначале из-за нагрева поршень расширялся и мешал нормальной работе мотора. Кроме того, у поршня был плохой ход. Для устранения этих недостатков изобретатель дополнил конструкцию системой охлаждения и системой смазки. Так появился двухтактный ДВС. В 1876 году Н. Отто создал новый четырехтактный двигатель, который и сегодня является основой работы большей части бензиновых и газовых двигателей.

Двигатель Брайтона

В 1872 году Брайтон решил использовать для двигателя в качестве горючего вначале керосин, но тот плохо испарялся и он перешел к бензину. Чтобы двигатель, работающий на жидком топливе, успешно конкурировал с газовым, потребовалось создать специальное устройство (карбюратор) для получения горючей смеси паров бензина и воздуха. Так появился первый «испарительный» карбюратор. Правда, работал он неудовлетворительно, еще 10 лет почти все двигатели работали на газу.

Двигатель для автомобиля Даймлера, разработанный Майбахом

Наконец, в 1882 году Ю. Даймлер и В. Майбах изобрели полноценный бензиновый двигатель с воспламенением бензина от трубки накаливания. В 1893 году венгерский изобретатель Донат Банки запатентовал карбюратор с форсункой (жиклером), ставший прообразом современных карбюраторов. Вместо испарения бензина Банки предлагал его мелко распылять в воздухе через дозирующий жиклер. Это позволило равномерно распределить бензин по цилиндру, испарение происходило под действием тепла сжатия в цилиндре.

Первые двигатели были одноцилиндровыми, для увеличения мощности двигателя приходилось увеличивать объем цилиндра. Позже эта проблема стала решаться путем увеличения числа цилиндров. В конце XIX столетия уже были двухцилиндровые двигатели внутреннего сгорания, с начала XX века большое распространение получили четырехцилиндровые. Двигатель внутреннего сгорания является наиболее важной деталью любого автомобиля. С каждым годом совершенствуется конструкция автомобилей, улучшаются технические характеристики двигателя, повышается его эффективность.

Карл Бенц изобретатель бензинового автомобиля

Первый в мире бензиновый автомобиль изобрёл немецкий инженер Карл Бенц в 1886 году. История жизни изобретателя.

Детство инженера

Упорство, гениальность, целеустремленность и поддержка верной спутницы — компоненты успеха немецкого изобретателя Карла Фридриха Бенца. Как первопроходцу, пионеру автомобилестроения пришлось пережить взлеты и падения, но именно он стал человеком, подарившим миру автомобиль — величайшее изобретение, которым пользуются в повседневной жизни миллионы людей. А также причиной, по которой тысячи людей задаются вопросом — что такое «бенц» в названии машины Mersedes!

Карл Бенц, сын машиниста поезда, родился в городке Мюльбург — пригороде Карлсруэ 25 ноября 1844 года. Детство изобретателя не прошло весело и беззаботно. Рано потеряв мужа (заболев пневмонией, Иоганн Георг Бенц умер в 1846), фрау Бенц осталась одна. Она не отчаялась и усердно работала, чтобы единственный ребенок не голодал и получил образование. Сложностей с учебой мальчик не испытывал. Деды и прадеды будущего автомобилестроителя работали кузнецами, а представители этой профессии были ремесленниками, проектировщиками, технологами и инженерами в одном лице. После начальной школы Карл посещал лицей Карлсруэ, окончив который в 1860 в 15 лет он поступил в Polytechnikum Karlsruhe (нынешнее название — Karlsruher Institut für Technologie), где изучал машиностроение.

Начало работы над автомобилем

После успешного окончания учебы в 1864, Карл устраивается конструктором на завод в Маннхайме. Знающий цену деньгам инженер прилежно трудится наёмным рабочим, но не оставляет мыслей об открытии собственной компании. Голова полна идей, главная из которых — создание двигателя внутреннего сгорания.

В 1871 совместно с Августом Риттером открыта мастерская по изготовлению запчастей для паровозов и повозок. Неуёмный Бенц каждую свободную минуту посвящал экспериментам с механикой. Напарник не разделял его увлечения, считая изобретательские порывы несерьезными. На этой почве у компаньонов возникли разногласия, что привело к банкротству мастерской.

Несчастье помогло счастью — выкупив долю партнера, Карл днём трудился в мастерской, а по вечерам заниматься экспериментированием. Деньги одолжил отец Берты Рингер, будущей жены инженера. Таким образом тесть инвестировал средства в талант зятя и благополучие дочери. Берта оказалась не только хранительницей семейного очага, но и преданной соратницей для супруга. Содействие жены помогло изобретателю посвятить себя любимому делу.

Первые успехи

Карл Бенц мечтал сконструировать такое транспортное средство, которое бы двигалось за счёт собственной мощности и без использования рельсов. В 1879 создать двухтактный мотор мощностью 0,9 лошадиных сил. Новый двигатель пошел в производство, так как четырехтактный мотор запатентовал Николаус Аугуст Отто.

Ряд усовершенствований конструкции помог достигнуть необходимой надежности двигателя. В 1880 Бенц основал акционерное общество, в котором он владел 5% акций. Оказавшийся к его услугам капитал позволил проводить дальнейшие разработки. Конструкция нового двигателя обладала мощностью 4 лошадиных силы. Одновременно инженер создает и прочие составляющие автомобиля: карбюратор, акселератор, сцепление, коробку передач, системы охлаждения и зажигания. Изобретения открывают новую эру автомобилестроения, «виновником» которой стал Карл Бенц!

Начало производства автомобилей в Германии

Вскоре возникли разногласия с акционерами по поводу технических аспектов. Бенц в 1883 покидает акционерное общество, основав новое предприятие «Benz & Cie. Rheinische Gasmotorenfabrik» в Маннхайме. Изобретатель продолжил доработки двигателя Отто. Основной проблемой, которую предстояло решить, оказалась большая масса двигателей. В 1885 удалось завершить создание одноцилиндрового четырехтактного бензинового мотора с электрическим зажиганием, радиатором и карбюратором, который экспериментатор установил на деревянное шасси. Получилось первое транспортное средство, в котором двигатель и рама стали единым целым.

Вскоре Бенц представил первый в мире автомобиль с дифференциальной коробкой передач для равномерного распределения мощности и твердыми резиновыми шинами.

Копия первого запатентованного автомобиля Карла Бенца. Экспонат частной коллекции в музее автомобилестроения города Альтлуссхайм (Altlußheim).

29 января 1886 года Бенц вписал своё имя в историю немецкой промышленности, получив Германский императорский патент № 37435 на первый «Автомобиль». В 1888 на выставке «Силовых и производственных машин» в Мюнхене Бенц демонстрировал два часа в день Motorwagen, высоко оценённый прессой. Оргкомитет выставки наградил изобретение золотой медалью за выдающиеся инновации.

Но обыватели в Германии встретили «Motorwagen» прохладно. Сказался консерватизм бюргеров. С интересом наблюдая за задорно бегающей тележкой, немцы в очередь за покупкой не становились. Насмешники называли устройство «повозкой без лошади». На помощь конструктору пришла супруга, решив с сыновьями-подростками на автомобиле мужа навестить матушку, живущую в соседнем городке. Путешествие длиной в 104 километра заняло 13 часов. Потребовалось несколько раз заезжать в аптеку за бензином, который в то время продавался, как растворитель. Чинить приводные ремни и тормоз пришлось у шорника — специалиста по конным упряжкам. В гору поднимались, подталкивая авто сзади. Так Берта Бенц вошла в историю автомобилестроения вместе с мужем, совершим первую в мире поездку на машине с бензиновым двигателем.

Аптека в городе Вислох (Wiesloch), в которой Берта Бенц заправила первый бензиновый автомобиль в мире. Бензин тогда использовался как растворитель.

По возвращению с всемирной выставки в Париже в 1889, которую Карл Бенц посетил в поисках признания своего детища, последовали первые заказы. Предприятие начало приносить прибыль. Одновременно продолжается работа над конструкцией четырёхколёсного автомобиля. Усовершенствованная и более дешевая модель «Victoria» имела 4 колеса, 2 передачи и мотор мощностью в 3 лошадиных силы. В начале 1893 получен патент на улучшенную конструкцию рулевого управления. Не останавливаясь на достигнутом, инженер продолжает исследования. В 1894 выходит модель «Velo», первый грузовик и автобус. А 1896 Бенц построил первый двухцилиндровый двигатель. Так как рост производства продолжался, компания в 1899 преобразовалась в акционерное общество “Benz & Cie. AG”, в котором Бенцу принадлежала треть акций.

Развитие автомобилестроения в Германии

В 1900 предприятие Бенца предлагало 600 конструкций автомобилей, как стандартных, так и спортивных модификаций. В 60 лет Карл Бенц отошел от управления компанией, продолжая оставаться акционером с правом голоса. В 1926 произошло слияние “Benz & Cie. AG” с компанией Готтлиба Даймлера “Daimler-Motoren Aktiengesellschaft”. Новое предприятие называлось “Daimler-Benz AG”. Автомобили концерна стали называться Mercedes-Benz, а фирменный логотип — звезда с 3 лучами — символизирует надежность и качество немецкого автопрома и сегодня.

Объединенное предприятие дало дорогу другим выдающимся немецким инженерам-изобретателям: Фердинанд Порше, Вильгельм Майбах, Макс Заллер.

Скончался великий изобретатель в 1926 году в 85 лет в Ладенбурге, где открыт музей с редкими экспонатами: знаменитый патент №37435 и точной копией первой моторизированной тележки — Motorwagen.

20-08-2017, Юрий Савранский

Бензиновый двигатель | Эксплуатация, топливо и факты

V-образный двигатель

См. все СМИ

Ключевые сотрудники:

Зигфрид Маркус
Готлиб Даймлер
Карл Бенц

Похожие темы:

Г-образный двигатель
двигатель Отто
рядный двигатель
двигатель Ленуара
двигатель с верхним расположением распредвала

Просмотреть весь связанный контент →

Сводка

Прочтите краткий обзор этой темы

бензиновый двигатель , любой из классов двигателей внутреннего сгорания, которые вырабатывают энергию за счет сжигания летучего жидкого топлива (бензина или бензиновой смеси, такой как этанол) с воспламенением, инициируемым электрической искрой. Бензиновые двигатели могут быть построены для удовлетворения требований практически любого мыслимого применения силовых установок, наиболее важными из которых являются легковые автомобили, небольшие грузовики и автобусы, самолеты авиации общего назначения, подвесные и небольшие внутренние морские установки, стационарные насосные станции среднего размера, осветительные установки, станки, электроинструменты. Четырехтактные бензиновые двигатели используются в подавляющем большинстве автомобилей, легких грузовиков, средних и больших мотоциклов и газонокосилок. Двухтактные бензиновые двигатели менее распространены, но они используются для небольших подвесных судовых двигателей и во многих ручных садовых инструментах, таких как цепные пилы, кусторезы и воздуходувки.

Типы двигателей

Бензиновые двигатели можно разделить на несколько типов в зависимости от нескольких критериев, включая их применение, метод управления подачей топлива, зажигание, расположение поршня и цилиндра или ротора, ходы за цикл, систему охлаждения и клапан тип и расположение. В этом разделе они описаны в контексте двух основных типов двигателей: поршневых и цилиндровых двигателей и роторных двигателей. В поршне-цилиндровом двигателе давление, создаваемое сгоранием бензина, создает силу на головке поршня, которая совершает возвратно-поступательное или возвратно-поступательное движение по всей длине цилиндра. Эта сила отталкивает поршень от головки цилиндра и совершает работу. Роторный двигатель, также называемый двигателем Ванкеля, не имеет обычных цилиндров с возвратно-поступательными поршнями. Вместо этого давление газа действует на поверхности ротора, заставляя ротор вращаться и, таким образом, выполнять работу.

Большинство бензиновых двигателей представляют собой поршневые двигатели с возвратно-поступательным движением. Основные узлы поршневого двигателя показаны на рисунке. Почти все двигатели этого типа работают либо по четырехтактному, либо по двухтактному циклу.

Четырехтактный цикл

Из различных методов извлечения энергии из процесса сгорания наиболее важным до сих пор был четырехтактный цикл, концепция которого впервые была разработана в конце 19 века. Четырехтактный цикл показан на рисунке. При открытом впускном клапане поршень сначала опускается на такте впуска. Воспламеняющаяся смесь паров бензина и воздуха всасывается в цилиндр за счет создаваемого таким образом частичного вакуума. Смесь сжимается по мере того, как поршень поднимается в такте сжатия при закрытых обоих клапанах. По мере приближения к концу хода заряд воспламеняется электрической искрой. Затем следует рабочий такт, когда оба клапана все еще закрыты, а давление газа из-за расширения сгоревшего газа давит на головку или головку поршня. Во время такта выпуска восходящий поршень вытесняет отработавшие продукты сгорания через открытый выпускной клапан. Затем цикл повторяется. Таким образом, для каждого цикла требуется четыре хода поршня — впуск, сжатие, рабочий ход и выпуск — и два оборота коленчатого вала.

Недостаток четырехтактного цикла состоит в том, что выполняется только половина рабочих тактов по сравнению с двухтактным циклом ( см. ниже ), и только вдвое меньше мощности можно ожидать от двигателя данного размера при заданная рабочая скорость. Однако четырехтактный цикл обеспечивает более надежную очистку от выхлопных газов (продувку) и перезагрузку цилиндров, уменьшая потерю свежего заряда в выхлопных газах.

Изобретение бензина

Автомобильная промышленность

Узнайте об истории бензина, в том числе о том, кто его изобрел и как он стал таким распространенным видом топлива.

Стефан Кристенсен

23 февраля 2022 г.
• Чтение за 4 мин.

В наши дни бензин является довольно распространенным топливом, но так было не всегда. На заре механического транспорта энергия пара была наиболее распространенным типом энергии, используемой в транспортных средствах, причем большинство паровых двигателей использовали уголь в качестве источника энергии. Только в последние 120 лет бензин получил такое широкое распространение.

Сегодня мы поговорим об истории бензина, в том числе о том, кто его изобрел, какой был первый автомобиль, в котором он использовался, и как именно бензин стал таким популярным видом топлива.

Кто изобрел бензин?

Трудно определить, кто именно изобрел бензин, поскольку никто никогда не собирался производить бензин с самого начала. Бензин перерабатывается из сырой нефти, как вы, наверное, знаете, но первоначально сырая нефть перерабатывалась в основном для производства топлива, такого как керосин. Бензин на самом деле является побочным продуктом производства керосина из сырой нефти.

Когда керосин был впервые изобретен и запатентован в 1854 году, до создания двигателя внутреннего сгорания оставалось еще несколько лет; керосин использовался в основном как топливо для фонарей. Даже когда в 1860 году был изобретен первый двигатель внутреннего сгорания, он использовал угольный газ вместо бензина для производства энергии.

Одним из людей, принимавших участие в изобретении бензина, был Авраам Геснер, канадский геолог и химик, изобретатель керосина. Однако в его методе в качестве основы для очистки керосина использовался твердый уголь, и в результате этот метод фактически не производил бензин.

Сэмюэл Мартин Кир был еще одним человеком, чей вклад в нефтяную промышленность помог создать бензин. Кир основал первый нефтеперерабатывающий завод и был первым человеком, который действительно перерабатывал сырую нефть в керосин. В то время массового производства сырой нефти еще не существовало, поэтому он мог производить керосин только в относительно небольших масштабах.

Только когда люди начали перерабатывать сырую нефть в больших масштабах, бензин начал производиться в значительных количествах. Это началось с бурения в 1859 году.Колодца Дрейка в Пенсильвании Эдвина Дрейка. Скважина Дрейка примечательна тем, что она была одной из первых скважин, которые были пробурены исключительно для добычи нефти, и она многое сделала для продвижения использования нефтепродуктов в качестве топлива.

Поскольку изначально люди перерабатывали сырую нефть исключительно для производства керосина, бензин, полученный в процессе очистки, считался бесполезным. В результате ранний бензин обычно превращался в другие виды топлива или просто выбрасывался.

Способ очистки бензина значительно изменился за последние годы. В настоящее время процесс очистки бензина от сырой нефти называется каталитическим крекингом; этот метод рафинирования был изобретен французским инженером Эженом Удри в 1937.

Как бензин стал основным топливом для автомобилей?

Бензин стал стандартным топливом для автомобилей и других транспортных средств по нескольким причинам. Первоначально многие из первых бензиновых двигателей были массивными стационарными агрегатами, которые в основном использовались для выработки электроэнергии. Двигателям внутреннего сгорания потребовалось некоторое время, чтобы стать достаточно маленькими, чтобы их можно было использовать в автомобилях.

Сначала большой переход на нефтяное топливо произошел с кораблями, а не с автомобилями. Большинство кораблей того времени работали на угле вместо бензина, но погрузка угля на корабли была грязной, медленной и делала корабли чрезвычайно уязвимыми для нападения в порту. Поэтому для военно-морских сил мира было очень выгодно переоборудовать свои корабли для работы на мазуте.

Когда автомобили только начали проникать в общество, существовало несколько различных типов власти, которые конкурировали друг с другом. Паровая энергия уже существовала некоторое время, и в начале 20 века было несколько производителей, таких как Doble и Stanley, которые производили автомобили с паровым двигателем.

Электромобили в то время также были довольно распространены; на самом деле, на рубеже веков на дорогах было почти в два раза больше электромобилей, чем бензиновых. Так почему же бензин победил, а электрическая и паровая энергия отошли на второй план?

Этому есть несколько причин. Во-первых, по сравнению с паровыми двигателями бензиновые двигатели были гораздо проще в использовании и в целом более удобны. Если это было особенно холодное утро, вам, возможно, придется потратить 45 минут или больше, чтобы запустить паровой двигатель, тогда как бензиновые двигатели всегда можно было запустить всего за несколько минут.

Вторая причина заключалась в том, что по сравнению с электромобилями бензиновые автомобили имели гораздо больший запас хода. Это остается верным даже сегодня и является одной из основных причин того, что электромобилям еще предстоит обогнать бензиновые автомобили в качестве доминирующего типа автомобилей на рынке.

Какой был первый автомобиль, работавший на бензине?

Многие считают, что Benz Patent Motorwagen был первым автомобилем с бензиновым двигателем, но это не совсем так. Хотя фактом является то, что Motorwagen был первым серийным автомобилем с бензиновым двигателем, до него был как минимум еще один автомобиль с бензиновым двигателем.

Первый автомобиль с бензиновым двигателем был построен австрийским изобретателем Зигфридом Маркусом в 1875 году, за целое десятилетие до того, как Карл Бенц построил первый Motorwagen. В то время Маркус был широко признан настоящим изобретателем автомобиля, но, к сожалению, ему не приписывают это достижение по нескольким причинам.