Паровой двигатель не до конца разрешил энергетическую проблему, стоявшую перед человечеством. Небольшие мастерские и предприятия, составлявшие в XIX веке большую часть промышленного сектора, не всегда могли им воспользоваться. Дело в том, что маленький паровой двигатель имел очень невысокий КПД (менее 10%). Кроме того, использование такого двигателя было связано с большими затратами и хлопотами. Для того чтобы запустить его в ход, необходимо было развести огонь и навести пары. Даже если машина была нужна только временами, ее все равно приходилось постоянно держать под парами. Для мелкой промышленности требовался двигатель небольшой силы, занимающий мало места, который можно было бы включать и останавливать в любое время без долгой подготовки. Впервые идея такого двигателя была предложена в самом начале XIX века.
В последний год XVIII века французский инженер Филипп Лебон открыл светильный газ. Традиция приписывает его успех случайности — Лебон увидел, как вспыхнул газ, истекавший из поставленного на огонь сосуда с древесными опилками, и понял, какую пользу можно извлечь из этого явления. В 1799 году он получил патент на использование и способ получения светильного газа путем 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. 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 смешения. 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 свое изобретение. Но идея его и в дальнейшем привлекала к себе самое пристальное внимание. Действительно, принцип действия газового двигателя много проще, чем паровой машины, так как здесь топливо само непосредственно производит давление на поршень, тогда как в паровом двигателе тепловая энергия сначала передается другому носителю — водяному пару, который и совершает полезную работу.
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 инженеру Жану Этьену Ленуару. Работая на гальваническом заводе, Ленуар пришел к мысли, что топливовоздушную смесь в газовом двигателе можно воспламенять с помощью электрической искры, и решил построить двигатель на основе этой идеи.
Хозяин гальванической мастерской снабдил Ленуара деньгами, на которые тот и построил в 1860 году свой первый двигатель. И по внешнему виду, и по устройству он напоминал паровую машину. Двигатель был двойного действия. Нижний золотник поочередно подавал воздух и газ в полости цилиндра, расположенные по разные стороны поршня. Верхний золотник служил для выпускания отработанных газов. Газ и воздух подводились к золотнику по отдельным каналам. Всасывание смеси в каждую полость происходило примерно до половины хода, после чего золотник перекрывал впускное окно, и смесь воспламенялась электрической искрой. Сгорая, она расширялась и действовала на поршень, производя полезную работу. После окончания реакции второй золотник сообщал цилиндр с выхлопной трубкой. Тем временем происходило воспламенение смеси с другой стороны поршня. Он начинал двигаться назад, вытесняя отработанные газы.
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.
После объявления об этом изобретении мастерская стала получать заказы на новый двигатель, но работа его продолжала оставаться неудовлетворительной — система зажигания часто давала сбои, золотник без смазки не работал, а наладить его удовлетворительную смазку при температуре 800 градусов так и не удалось. КПД двигателя едва достигал 4%, он потреблял огромное количество смазки и газа. Тем не менее двигатель быстро получил распространение. Основными его покупателями стали маленькие предприятия (типографии, ремонтные мастерские и пр.), для которых паровые машины были слишком дороги и громоздки. Между тем двигатель Ленуара оказался прост в эксплуатации, легок и имел небольшие габариты. В 1864 году было выпущено уже более 300 таких двигателей разной мощности. Разбогатев, Ленуар перестал работать над усовершенствованием своей машины, и это предопределило ее 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 разряженное 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, объем газа увеличивался и давление падало. При подъеме 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.
Наиболее сложной проблемой при такой конструкции двигателя было создание механизма передачи движения рейки на вал. Для этой цели было изобретено особое передаточное устройство с шариками и сухариками. Когда поршень с рейкой взлетал вверх, сухарики, охватывавшие вал своими наклонными поверхностями, так взаимодействовали с шариками, что те не препятствовали перемещению рейки, но как только рейка начинала двигаться вниз, шарики скатывались по наклонной поверхности сухариков и плотно прижимали их к валу, вынуждая его вращаться. Эта конструкция обеспечивала жизнеспособность двигателя.
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 (многих смущал вид рейки, взлетавшей вверх в течение долей секунды, к тому же ее движение сопровождалось неприятным дребезжащим грохотом). Но самое существенное из его изобретений было сделано в 1877 году, когда Отто взял патент на новый двигатель с четырехтактным 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.
Во всех более ранних газовых двигателях смесь газа и воздуха зажигалась в рабочем цилиндре при атмосферном давлении. Однако действие взрыва было тем сильнее, чем давление было больше. Следовательно, при сжимании смеси взрыв должен был быть более сильным. В новом газовом двигателе Отто газ сжимался до 2, 5 или 3 атм, вследствие чего двигатель стал меньше по размерам, а мощность его возросла. Для помещения газовой смеси цилиндр на одной из своих сторон был удлинен. Когда поршень доходил здесь до своего конечного положения, еще оставалось некоторое пространство, наполненное сжатой газовой смесью. Благодаря этому стало возможным производить взрыв при конечном положении поршня, когда он при перемене движения имеет нулевую скорость. При этой системе зажигания в мертвой точке удалось избежать ударов, толчков и сотрясений поршня о стенки цилиндра, которые были в прежнем двигателе. Ход поршня был следующий. 1) При первом ходе поршня через открытый впускной клапан и клапан для впуска смеси всасывалась бедная газом смесь, состоявшая из 1/10 газа и 9/10 воздуха. 2) При обратном ходе поршня впускное отверстие закрывалось и всосанная смесь сжималась в цилиндре. 3) В конце этого хода в мертвой точке происходило воспламенение и развивающееся давление газообразных продуктов взрыва перемещало поршень. В начале третьего такта давление достигало 11 атм, а при расширении понижалось почти до 3 атм. 4) При вторичном обратном ходе поршня открывался выпускной клапан, и поршень вытеснял из цилиндра продукты горения. Когда он доходил до крайней точки, в цилиндре еще оставались некоторые остатки продуктов горения, однако они не мешали дальнейшей работе двигателя. Наоборот, их присутствие имело благоприятное воздействие — вместо взрыва происходило более ровное горение, отчего и ход поршня получался более ровным, без рывков, и двигатель можно было применять там, где прежде это казалось недопустимым — например, для движения ткацких станков и динамо-машин. В этом заключалось важное преимущество двигателя Отто. Для того чтобы сделать вращение вала еще более равномерным, его снабжали массивным маховиком. Ведь из четырех ходов поршня только один соответствовал полезной работе, и маховик должен был давать энергию для трех последующих ходов (или, что то же самое, во время 1, 5 оборотов), чтобы работающие машины могли идти без замедления хода. Воспламенение смеси производилось, как и прежде, открытым пламенем. Из-за кривошипно-шатунного соединения с валом получить расширение газа до атмосферного не удалось, и поэтому КПД двигателя был ненамного выше, чем у предыдущих моделей, но он оказался самым высоким для тепловых двигателей того времени.
Четырехтактный 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 Рошем. Группа французских промышленников оспорила в суде патент Отто. Суд счел их доводы убедительными. Права Отто, вытекавшие из его патента, были значительно сокращены, в том числе было аннулировано его монопольное право на четырехтактный цикл. Отто болезненно переживал эту неудачу, между тем дела его фирмы шли совсем неплохо. Хотя конкуренты наладили выпуск четырехтактных двигателей, отработанная многолетним производством модель Отто все равно была лучшей, и спрос на нее 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.
Поэтому не прекращались поиски нового горючего для двигателя внутреннего сгорания. Некоторые изобретатели пытались применить в качестве газа пары жидкого топлива. Еще в 1872 году американец Брайтон пытался использовать в этом качестве керосин. Однако керосин плохо испарялся, и Брайтон перешел к более легкому нефтепродукту — бензину. Но для того чтобы двигатель на жидком топливе мог успешно конкурировать с газовым, необходимо было создать специальное устройство (впоследствии оно стало называться карбюратором) 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.
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 ее правления. В начале 80-х годов он предложил своему шефу проект компактного бензинового двигателя, который можно было бы использовать на транспорте. Отто (как в свое время Уатт в аналогичной ситуации) отнесся 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 легких они решили создать двигатель, который не требовал бы газогенератора, был бы очень легким и компактным, но при этом достаточно мощным, чтобы двигать экипаж. Увеличение мощности Даймлер рассчитывал получить за счет 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 раскаленной полой трубочки, открытой в цилиндр.
Первая модель бензинового двигателя предназначалась для промышленной стационарной установки. Здесь P — бак для бензина, из которого при помощи запорного клапана p через трубу пропускалось столько бензина к прибору для испарения его AB, что A всегда оставался наполненным примерно на 2/3. B — это лампа, которая наполнялась первой, еще до попадания бензина в A. Из лампы B через трубку с клапаном V бензин подводился к горелке, находившейся в оболочке L; он вытекал тонкой струйкой из узкого наконечника горелки и благодаря высокой температуре горелки сейчас же испарялся. Пламя горело вокруг платинового зажигателя и накаляло его. В приборе для испарения A пары бензина образовывались при просасывании через бензин подогретого воздуха. Пары эти смешивались с воздухом в регулировочном кране H, и таким образом получалась горючая газовая смесь. При ходе поршня вниз он всасывал эту смесь, при обратном ходе сжимал ее в пространстве,) предназначенном для сжатия. В то время, когда поршень находился в верхней мертвой точке, распределительный механизм открывал накаленный платиновый зажигатель, заряд взрывался, и газообразные продукты горения давили на поршень. Для образования паров бензина воздух, как отмечалось выше, должен был предварительно нагреваться. Это достигалось тем, что воздух перед поступлением в испаритель проходил через кожух горелки.
Для пуска двигателя, по наполнении бензином A и B, сперва открывали кран горелки V и в течение одной или двух минут извне нагревали трубки горелки. Так добивались температуры, при которой бензин начинал испаряться. Когда зажигатель накалялся докрасна, открывали клапан V и вращали двигатель вручную при помощи специальной рукояти; после нескольких оборотов происходил первый взрыв в рабочем цилиндре; затем двигатель приходил в движение. Рабочий цилиндр, как и у газовых двигателей, окружала оболочка, через которую протекала вода для охлаждения из водопровода или от небольшого насоса Q, который приводился в движение самим двигателем.
Из приведенного описания видно, что 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 (хотя независимо от него и даже несколько раньше ту же конструкцию карбюратора разработал друг и соратник Даймлера Майбах). Позже Банки приобрел большую известность своими выдающимися изобретениями в области гидравлических турбин. Но, еще будучи молодым человеком, он в 1893 году взял патент на карбюратор с жиклером (форсункой), 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 жиклер, а постоянство состава смеси достигалась за счет поддержания постоянного уровня бензина в карбюраторе. Жиклер 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.
Таким образом, карбюратор состоял из двух частей: поплавковой камеры 1 и смесительной камеры 2. В камеру 1 топливо свободно поступало из бака по трубке 3 и держалось на одном уровне поплавком 4, который поднимался вместе с уровнем топлива и при наполнении, с помощью рычага 5, спускал иглу 6 и тем закрывал доступ топливу. Из камеры 1 топливо свободно протекало в камеру 2 и останавливалось в жиклере 7 на одном уровне с камерой 1. Камера 2 снизу имела отверстие, сообщавшееся с наружным воздухом, а вверху — с всасывающим клапаном двигателя. Количество доставляемой в цилиндр смеси регулировалось поворачиванием дросселя (заслонки) 8. При всасывающем ходе поршня воздух устремлялся снизу в камеру смешения и засасывал из жиклера топливо, распыляя и испаряя его.
Первые двигатели внутреннего сгорания были одноцилиндровыми, и, для того чтобы увеличить мощность двигателя, обычно увеличивали объем цилиндра. Потом этого стали добиваться увеличением числа цилиндров. В конце XIX века появились двухцилиндровые двигатели, а с начала XX столетия стали распространяться четырехцилиндровые. Последние устраивались таким образом, что в каждом из цилиндров четырехтактный цикл был двинут на один ход поршня. Благодаря этому достигалась хорошая равномерность вращения коленчатого вала.
В отличие от прежнего вала, коленчатый вал состоял из отдельных колен-кривошипов, которые с помощью шатунов были связаны с отдельными поршнями. С одной стороны вал принимал движение от поршней и преобразовывал возвратно-поступательное движение во вращательное, а с другой — управлял движением поршней, которые благодаря этому двигались вперед и назад в точно установленные моменты, то есть одновременно во всех цилиндрах проходили по одному рабочему такту. Все эти такты чередовались через равные промежутки времени.
Пожалуйста оцените материал:
www.dmitrysmor.ru
Созданный Жаком Ленуаром газовый двигатель, хоть и имел очень маленький коэффициент полезного действия, удачно продавался и сделал изобретателя богатым человеком. Продажа его двигателей сопровождалась шумной рекламой и многочисленными газетными публикациями.
И вскоре известие о технологическом прорыве докатились до немецкого городка Кёльна. В городе в это время в небольшой торговой лавке работал продавец Николаус Отто, который задумал создать универсальный газовый двигатель, с которым бы не смог больше соперничать паровой. Взяв за основу изобретение Ленуара, спустя 15 лет ему удалось создать четырехтактный газовый двигатель.
Созданный Отто рабочий цикл — это основа работы всех современных двигателей. Но тогда у мотора все же было много недостатков: тихоходность, большая масса, перебои в работе и износ механизмов, а также очень большой резервуар для хранения газа. Двигатель такой конструкции не подходил для установки на автомобили, но широко распространился на крупных предприятиях и заводах.
В 1864 году Отто удалось заинтересовать своим изобретением Йогена Лангена — богатого человека, в союзе с которым он организовал компанию «Отто и Ко». Уже спустя три года им удалось представить миру «Кёльнский моторчик», который победил в состязании на экономичность. С этого момента началась эпоха процветания фирмы, которая преобразовалась в «Акционерное общество газомоторной фабрики Отто-Дойтс». Впоследствии в этой фирме работали Готлиб Даймлер и Вильгельм Майбах (позже они создали собственные фирмы и внесли большой вклад в создание двигателей внутреннего сгорания, работающего на жидком топливе).
Николаус Отто сильно подорвал свое здоровье из-за бесконечных судебных исков по обвинению в плагиате, которые подавали на него конкуренты. Создатель основы современного четырехтактного двигателя умер в 1891 году.
twoavto.ru
немецкий инженер Николаус Отто создал газовый двигатель, в котором смесь перед сгоранием предварительно сжималась. Изобретение Отто было крупным шагом вперед. Но все же газовый двигатель оставался очень тяжелым и громоздким. В 1882 году русский инженер Костович изобрел двигатель внутреннего сгорания, работающий на смеси бензина с воздухом. В 1885 году такой же двигатель построил немецкий механик Даймлер.Так изобретатели дали ответ на вопрос: кто потянет плуг, кто заменит сивку-бурку.Двигатель был изобретен. Но этого оказалось мало: надо было еще найти способ передвижения двигателя по полям. На чем он будет ходить ? Ведь только решив эту задачу, можно было уверенно сказать, что механическая лошадь создана. Задача же эта оказалась весьма сложной.
Первая попытка решить ее была сделана французским инженером Н. Ж. Кюньо. В 1769 году он установил на телегу паровой двигатель, сделанный по типу машины, изобретенной Ползуновым. Машина весила три тонны, могла перевозить около трех тонн груза и передвигалась со скоростью трех-четырех километров в час. Она долго разъезжала по улицам Парижа, вызывая всеобщее изумление. Начавший свою карьеру офицером-артиллеристом Наполеон Бонапарт даже подумывал о том, чтобы сделать из нее тягач для орудий.Телега Кюньо была крайне несовершенна. Она могла двигаться только 15 минут, а затем ее надо было останавливать, чтобы создать новый запас энергии. Однажды машина медленно двигалась по улице. При повороте на перекрестке ее колесо попало в ямку, и машина с ходу врезалась в каменный забор. Котел взорвался, раздался грохот на весь Париж, как писали об этом событии тогдашние газеты. Водитель машины был задержан полицией, а останки телеги Кюньо были сданы в парижский Музей искусств и ремесел.Попытки поставить на колеса паровой двигатель делались и в других странах. В 30-х годах XIX века в Англии появились первые паровые экипажи. В 1830 году русский лафетный мастер К. Янкевич изобрел паровой быстрокат.Экипаж сей по обыкновенной дороге может прокатиться в одночасье 3D верст и более и сверх того на самом сильном бегу, в случае надобности, в одно мгновение остановиться без малейшего опасения,— писал в авторской заявке Янкевич. Котел быстроката был снабжен дымогарными трубами, примененными здесь впервые в истории техники. На Урале, в Нижнем Тагиле, в 1860 году был построен паровой слон Аммоса Черепанова, успешно работавший на перевозке руды.
Так впрягли в телегу пар. Но как заставить его тащить соху, плуг, борону? Как заставить его работать на полях? Попытался сделать это в 1811 году англичанин Бленкиссин. Но попытка окончилась неудачей: паровая телега, соединенная с плугом, так врезалась колесами в почву, что совершенно не могла двигаться.Как быть? Неужели отказаться от заманчивой идеи запрячь в плуг парового коня? Нет, отказаться от этого люди не хотели. Делались все новые и новые опыты. Один английский изобретатель предложил пустить на поле паровоз. Для этого, по его мысли, поле надо было покрыть сетью рельсов. Конечно, данное техническое решение было крайне неэкономичным.
А нельзя ли сделать так, чтобы паровой конь тянул плуг, а сам на поле не въезжал? Ведь тогда он не будет врезаться в почву! Эта мысль пришла в голову английскому изобретателю Гиткоту. Он предложил тянуть плуг по полю канатами, двигатель же должен был стоять всегда на одном месте. В 1832 году Гиткот взял на этот способ патент.В 1855 году англичанам Джону Фаулеру и Джемсу Говарду почти одновременно удалось создать приспособление, которое помогало пахать землю машиной, перемещая плуг при помощи каната. Но оказалось, что во время работы этой конструкции плуг делал много огрехов, а машина часто выходила из строя. Только в 1863 году, когда Савари предложил производить пахоту при помощи двух машин, а Джон Фаулер построил для этого машины и плуги, получила практическое применение паровая пахота.Производилась она так: по краям поля устанавливали две машины, снабженные лебедками и тросами. Один конец троса прикреплялся к многолемешному плугу. Одна машина тянула плуг к себе, а когда он доходил до конца поля, плуг начинала тащить в обратном направлении другая машина. Затем машины передвигались вдоль по полю, и пахота продолжалась на другом месте.От этого изобретения было недалеко до создания парового колесного трактора, правда, очень несовершенного.Несколько таких тракторов появилось и в России.
avtohistor.ru
Газовый двигатель - двигатель внутреннего сгорания, который бежит на газовом топливе, таком как каменноугольный газ, газ производителя, биогаз, газ закапывания мусора или природный газ. В Великобритании термин однозначен. В США, из-за широкого использования «газа» как сокращение для бензина, такой двигатель можно было бы также назвать газообразно заправленным двигателем или двигателем природного газа или зажженной искрой.
Обычно термин газовый двигатель относится к мощному стационарному двигателю, способному к управлению непрерывно в предельной нагрузке в течение периодов, приближающихся к высокой доле 8 760 часов в год. В отличие от автомобильного двигателя бензина, который легок, высоко газует и как правило бежит в течение не больше, чем 4 000 часов в его всей жизни. Типичная власть располагается от к.
Было много экспериментов с газовыми двигателями в 19-м веке, но заправленный двигатель внутреннего сгорания первого практического газа был построен бельгийским инженером Етиенном Ленуаром в 1860. Однако двигатель Ленуара пострадал от низкой выходной мощности и высокого расхода топлива.
Его работа была далее исследована и улучшена немецким инженером Николаусом Аугустом Отто, который должен был позже изобрести первый двигатель с 4 ударами, чтобы эффективно сжечь топливо непосредственно в поршневой палате. В августе 1864 Отто встретил Ойгена Лангена, который, быть технически обученным, бросил взгляд на потенциал развития Отто, и спустя один месяц после встречи, основал первый завод по производству двигателей в мире, NA Otto & Cie, в Кельне. В 1867 Отто запатентовал свой улучшенный дизайн, и ему присудили Главный приз в 1867 Парижскую Международную выставку. Этот атмосферный двигатель, работавший, вовлекая смесь газа и воздуха в вертикальный цилиндр. Когда поршень повысился приблизительно на восемь дюймов, смесь газа и воздуха зажжена маленьким экспериментальным горением пламени снаружи, которое вызывает поршень (который связан с имеющей зубы стойкой), вверх, создавая частичный вакуум ниже его. Никакая работа не сделана на восходящем ударе. Работа сделана, когда поршень и имеющая зубы стойка спускаются под эффектами атмосферного давления и их собственного веса, поворачивая главную шахту и маховые колеса, когда они падают. Его преимущество перед существующим паровым двигателем было его способностью, которая будет начата и остановлена по требованию, делая его идеальным для неустойчивой работы, такой как погрузка баржи или разгрузка.
Атмосферный газовый двигатель был в свою очередь заменен четырехтактным двигателем Отто. Переключение к четырехтактным двигателям было удивительно быстро с последними атмосферными двигателями, сделанными в 1877. Жидкость заправила двигатели скоро сопровождаемый дизель использования (приблизительно в 1898) или бензин (бензин) (приблизительно в 1900).
Самым известным производителем газовых двигателей в Великобритании был Кроссли Манчестера, который в 1869 приобрел Великобританию и мир (кроме немецкого языка), права на патенты Отто и Лэнгдена для нового газа заправили атмосферный двигатель. В 1876 они приобрели права более эффективному Отто четырехтактный двигатель цикла.
Было несколько других фирм, базируемых в Манчестерской области также. Tangye Ltd., Сметика, под Бирмингемом, продала свой первый газовый двигатель, 1 номинальная лошадиная сила тип с двумя циклами, в 1881, и в 1890 фирма начала производство газового двигателя с четырьмя циклами.
Музея Двигателя Ансона в Poynton, под Стокпортом, Англия, есть коллекция двигателей, которая включает несколько рабочих газовых двигателей, включая крупнейшего бегущего Кроссли атмосферный двигатель, когда-либо сделанный.
Производители газовых двигателей включают Hyundai Heavy Industries, Роллс-ройс с Двигателями Бергена КАК, Отрасли тяжелой промышленности Кавасаки, MTU Фридрихсхафен, GE Jenbacher, Caterpillar Inc., Двигатели Перкинса, MWM, Камминс, Wärtsilä, энергия Дженерал Электрик Уокеша, Власть Guascor, Deutz, MTU, ЧЕЛОВЕК, Фэрбенкс Морзе, Doosan и Yanmar. Продукция колеблется от всего микро CHP [объединенная высокая температура и власть] к. Вообще говоря, современный высокоскоростной газовый двигатель очень конкурентоспособен по отношению к газовым турбинам до приблизительно в зависимости от обстоятельств, и лучшие намного более экономичны, чем газовые турбины. Роллс-ройс с Двигателями Бергена, Caterpillar и много других изготовителей базируют их продукты на блоке дизельного двигателя и коленчатом вале. GE Jenbacher - единственная компания, двигатели которой разработаны и посвящены одному только газу.
Типичные заявления - baseload или схемы поколения высокого часа, включая объединенную высокую температуру и власть (для типичных исполнительных чисел видят, газ закапывания мусора, газ шахт, газ источника и биогаз (где отбросное тепло от двигателя может использоваться, чтобы нагреть систематизаторы). Для типичного биогаза видят инсталляционные параметры двигателя. Для параметров большого газового двигателя система CHP, как помещено фабрика, посмотрите. Газовые двигатели редко используются для резервных заявлений, которые остаются в основном областью дизельных двигателей. Одно исключение к этому - маленькое (и изготовители включают Scania AB.
Так как природный газ (метан) долго был чистым, экономичным, и легко доступным топливом, много стационарных двигателей или разработаны или изменены, чтобы использовать газ, в отличие от бензина. Хотя след выбросов углерода не отличается значительно, их действие производит меньше загрязнения сложного углеводорода, и у двигателей есть меньше внутренних проблем. Один пример - сжиженный газ (пропан) двигатель, используемый в обширных числах автопогрузчиков. Общее американское использование «газа», чтобы означать «бензин» требует явной идентификации двигателя природного газа. (Есть также такая вещь как «натуральный бензин», но этот термин очень редко наблюдается вне очищающейся промышленности.)
Газовый двигатель отличается от бензинового двигателя в способе, которым смешаны топливо и воздух. Бензиновый двигатель использует карбюратор или топливную инъекцию, но газовый двигатель часто использует venturi систему, чтобы ввести газ в воздушный поток. Ранние газовые двигатели использовали систему с тремя клапанами с отдельными входными клапанами для воздуха и газа.
Слабое место газового двигателя по сравнению с дизельным двигателем - выпускные клапаны, так как выхлопные газы газового двигателя намного более горячие для данной продукции, и это ограничивает выходную мощность. Таким образом у дизельного двигателя от данного изготовителя обычно будет более высокая максимальная продукция, чем тот же самый размер блока двигателя в версии газового двигателя. У дизельного двигателя обычно будет три различных рейтинга - Резерв, Главный, и Непрерывный, (Великобритания, рейтинг 1 часа, 12-часовой рейтинг и непрерывный рейтинг), тогда как у газового двигателя вообще только будет Непрерывный рейтинг, который будет меньше, чем Дизельный Непрерывный рейтинг
газовых двигателей, которые бегут на природном газе, как правило, есть тепловая эффективность между 35-45% (основание LCV)., лучшие двигатели могут достигнуть тепловой эффективности немного больше чем 48% (основание LCV). Эти газовые двигатели - обычно средние двигатели скорости, Топливная энергия Двигателей Бергена возникает в шахте продукции, остаток появляется как отбросное тепло. Большие двигатели более эффективны, чем маленькие двигатели. У газовых двигателей, бегущих на биогазе, как правило, есть немного более низкая эффективность (~1-2%), и syngas уменьшает эффективность далее все еще. Недавний двигатель GE Jenbacher J624 - первые в мире 24 цилиндрических газовых двигателя с высокой эффективностью, бегущей на метане.
Рассматривая эффективность двигателя нужно рассмотреть, основано ли это на более низкой теплоте сгорания (LCV) или высшей теплоте сгорания (HCV) газа. Производители двигателей будут, как правило, указывать полезные действия, основанные на более низкой теплоте сгорания газа, т.е. эффективности после того, как энергия будет взята, чтобы испариться внутренняя влажность в пределах самого газа. Сети газоснабжения будут, как правило, заряжать основанный на высшей теплоте сгорания газа (т.е. содержание полной энергии). Указанная эффективность двигателя, основанная на LCV, могла бы быть, говорят 44%, тогда как у того же самого двигателя мог бы быть HCV 39,6%, основанных на HCV на природном газе.
Также важно гарантировать, что сравнения эффективности находятся на подобном для подобного основания. например, некоторые изготовления механически вели насосы, тогда как другое использование электрически ведомые насосы, чтобы вести воду охлаждения двигателя и электрическое использование может иногда игнорироваться, давая ложно высокую очевидную эффективность по сравнению с двигателями прямого привода.
Двигатель отклоняет высокую температуру, может использоваться для строительства нагревания или нагревания процесса. В двигателе примерно половина отбросного тепла возникает (из жакета двигателя, масляного радиатора и схем после кулера) как горячая вода, которая может быть максимум в 110 °C. Остаток возникает как высокотемпературная высокая температура, которая может произвести герметичную горячую воду или пар при помощи теплообменника выхлопного газа.
Два наиболее распространенных типа двигателя - двигатель воздушного охлаждения, или вода охладила двигатель. Вода, охлажденная в наше время, использует антифриз в двигателе внутреннего сгорания
Унекоторых двигателей (воздух или вода) есть добавленный масляный радиатор.
Охлаждение требуется, чтобы удалять чрезмерную высокую температуру, по нагреванию может вызвать отказ двигателя, обычно от изнашивания, расколовшись или деформируясь.
Формула показывает требование потока газа газового двигателя в условиях нормы в предельной нагрузке.
где:
File:National газовый двигатель (Ранкин Кеннеди, современные Двигатели, Vol II) .jpg|1905 обычный газовый двигатель Национальной компании 36 л. с.
Газовый двигатель File:Körting (Ранкин Кеннеди, Электрические Установки, Vol III, 1903) .jpg|1903 газовый двигатель Körting
File:Backus вертикальный газовый двигатель (Новый Катехизис Парового двигателя, 1904) .jpg|Backus вертикальный газовый двигатель
File:Otto горизонтальный газовый двигатель (Новый Катехизис Парового двигателя, 1904) .jpg|Otto горизонтальный газовый двигатель
File:Otto вертикальный газовый двигатель (Новый Катехизис Парового двигателя, 1904) .jpg|Otto вертикальный газовый двигатель
File:Westinghouse газовый двигатель, секция (Ранкин Кеннеди, Электрические Установки, Vol III, 1903) .jpg|Westinghouse газовый двигатель
File:Crossley газовый двигатель и динамо (Ранкин Кеннеди, Электрические Установки, Vol III, 1903) .jpg|Crossley газовый двигатель и динамо
File:Premier двойной газовый двигатель электрическая генераторная установка (Ранкин Кеннеди, современные Двигатели, Vol III) .jpg|Premier двойной газовый двигатель электрическая генераторная установка
File:125hp газовый двигатель и динамо (Ранкин Кеннеди, Электрические Установки, Vol III, 1903) .jpg|125 hp газовый двигатель и динамо
File:Crossley двигатель jpg|Crossley Brothers Ltd., 1886 Двигатель № 1, единственный цилиндр на 4,5 л. с., газовый двигатель с 4 ударами, 160 об/мин.
File:Crossley Газовый двигатель - остров Келхэм Промышленный Музей jpg|1915 Газовый двигатель Кроссли (тип GE130 No75590), 150 л. с.
File:Gas Двигатель в Газовом Музее - geograph.org.uk - 2120293.jpg|National Газовый двигатель
File:Premier тандем, очищающий мощный газовый двигатель (Ранкин Кеннеди, современные Двигатели, Vol II) .jpg|Premier тандем, очищающий мощный газовый двигатель
File:Blast газовый двигатель печи с дующим цилиндром (Ранкин Кеннеди, современные Двигатели, Vol II) .jpg|Blast газовый двигатель печи с дующим цилиндром
File:Stockport газовый двигатель и динамо с ременным приводом (Ранкин Кеннеди, Электрические Установки, Vol III, 1903) .jpg|Stockport газовый двигатель и динамо с ременным приводом
ru.knowledgr.com
Впервые идею двигателя внутреннего сгорания высказал С. Карно в 1824 г., Н. Отто в 1877 г. построил газовый двигатель, принцип действия которого сохранен до настоящего времени у газовых, керосиновых и бензиновых двигателей. [c.327]
Идея использования двигателя внутреннего сгорания для безрельсового транспорта впервые была высказана в 1862 г. французским инженером А. Бо де Роша, но была воплощена немецкими изобретателями 3. Маркусом в 1875 г. и Н. Отто в 1876 г. В качестве горючего использовали газ В 1888 г. русский инженер О. С. Костович подал заявку, а в 1892 г. получил привилегию на бензиновый карбюраторный двигатель, который он предполагал установить на дирижабле Россия . [c.243]
В годы создания первого самолета в технике машиностроения произошли важные события. В 1876 г. Н. Отто сконструировал первый четырехтактный двигатель внутреннего сгорания, а в конце 80-х годов началось их массовое промышленное производство. Однако эти двигатели были еще несовершенны, тяжелы, и следующие после А. Ф. Можайского конструкторы самолетов продолжали применять испытанные и надежные паровые машины. [c.270]
В конце XIX в. были закончены исследования ученых о свойствах водяного пара и законах его истечения. На основе этих исследований появился совершенно новый тип теплового двигателя — паровая турбина. Почти одновременно с ее появлением, после многих лет упорной работы, немецкому инженеру Н. Отто удалось построить четырехтактный газовый двигатель внутреннего сгорания. Этот двигатель является прототипом современных четырехтактных двигателей, работающих как на газовом, так и на жидком топливе. [c.189]
В конце XIX в. был завершен большой этап исследований свойств водяного пара и законов его истечения. На основе этих исследований появился новый более совершенный тип теплового двигателя — паровая турбина. Почти одновременно с ее появлением, после многих лет упорной работы, немецкому инженеру Н. Отто удалось построить четырехтактный двигатель внутреннего сгорания, [c.215]
Первый двигатель нового типа, работавший по четырехтактному циклу (т. е. со сжатием смеси), был сконструирован и построен в 1862 г. кельнским механиком Н. Отто (1832—1891 гг.), который позднее выпустил по тем временам большое количество таких стационарных двигателей, развивавших небольшие мощности (около 2 л. с.) и числа оборотов (150 в минуту) при большом весе (2000 кгс). Однако экономичности этих двигателей были значительно выше, чем у паровых машин того времени, что и привлекло к ним общее внимание. [c.5]
Давление pi, и температуру газов в конце расширения в предположении, что выхлопной клапан открывается точно в н. м. т., определяют из следующих выражений соответственно для двигателей, работающих по циклу Отто, и для дизелей [c.273]
Поэтому при прочих одинаковых условиях двухтактные двигатели должны были бы развивать вдвое большую мощность по сравнению с четырехтактными. В действительности увеличение мощности двухтактных двигателей не превышает 60—70%. Это происходит оттого, что часть хода поршня у н. м. т. используется для впуска и выпуска, вследствие чего объем цилиндра в двухтактных двигателях используется неполностью. [c.524]
Д в и г а т е и с м г н о в е н н ы м с г 6 р а н и е м т о пли в а (карбюраторные и rasoBbjej.,. Первый газовый дви -гатель был построен Отто (1876 г.), а первый карбюраторный двигатель был создан моряком русского флота О. С. Ко-стовичем (1879 г.), В цилиндр такого двигателя всасывается готовая горючая смесь, которая в нужный момент поджигается от внешнего источника (электрической искры высокого напряжения. [c.178]
Цикл две с изохорным подводом теплоты, или цикл Отто (названный по имени немецкого конструктора Н. А. Отто), является идеальным для всех карбюраторных и газовых двигателей. На рис. 9.3, а изображена действительная индикаторная диаграмма четырехтактного двигателя с быстрым сгоранием рабочей смеси при V = onst. Рассмотри.м работу двигателя по циклу Отто. [c.172]
Первый двигатель внутреннего сгорания обра цового цикла с изохорным подводом теплоты (топливо—-горючий газ) был построен немецким иаобретателем Н. Отто в 87Г> г., а сам цикл с изохорным подводом теплоты был предложен еще в 1S62 г. Бо-де-Роша. В 1879 г. И. С. Костовнч впервые построил карбюраторный двигатель внутреннего сгорания, работавший на легком жидком топливе. [c.237]
Однако в 1883 г. обнаруживается рукопись А. Бо-де-Роша, где он еще в 1862 г. дал олисание похожего двигателя, и фраицузы добиваются отмены части патентов Н. Отто. В 1892—1897 гг. немецкий инженер Р. Дизель создает компрессорный с самовоспламенением топлива от предварительно сжатого в цилиндре горячего воздуха самый экономичный ДВС. Этот двигатель усовершенствуется в России, где в 1904 г. Г. В. Тринклер разрабатывает бескомпрессорный дизель. [c.96]
Могут быть созданы газовые установки, работающие на естественном газе, газе металлургических печей и т. п., причем основным оборудованием таких установок яи-ляется газовый двигатель, не отличающийся существенно от всякого иного двигателя внутреннего сгорания. Газовый двигатель, работающий по циклу Отто, имеет меньшую степень сжатия, чем дивель. Зажигание про-ИЗВОДИ1СЯ электрической искрой. Газовый двигатель при остальных равных с дизелем условиях (размеры, число оборотов) развивает нмощности дизеля) и менее экономичен. Его экономический к. п. д. при полной нагрузке не превосходит 27%. Подобный же газовый двигатель может работать на генераторном газе, получаемом в газогенераторе иа твер- [c.191]
История создания ДВС восходит к середине XIX в., когда в 1860 г французским механиком Э. Ленуаром был сконструирован первый практически пригодный газовый ДВС. В 1876 г. немецкий изобретатель Н. Отто построил более совершенный 4-тактный газовый двигатель. Первый бензиновый карбюраторный двигатель был построен в России О. С. Костовичем в 80-х гг XIX столетия, а первый дизельный двигатель - немецким инженером Р. Дизелем в 1897 г, впоследствии (1898-1899 гг.) усовершенствованный на заводе Л. Нобеля в Петербурге. С этого времени дизельный двигатель становится наиболее экономичным ДВС. В 1901 г. в США был разработан первый трактор с ДВС. В то же время братьями О. и У. Райт был построен первый самолет с ДВС, начавший свои полеты в 1903 г В том же году русские инженеры установили ДВС на судне Вандал , создав первый теплоход. Первый поездной тепловоз был создан в 1924 г в Ленинграде по проекту Я. М. Гаккеля. [c.26]
Первые двухтактные двигатели внутреннего сгорания работали на газовом топливе и были построены Ленуаром (1860, Франция), Н. Отто и Э. Лангеном (1867, Германия). В 1876 г. И. Отто построил четырехтактный двигатель с предварительным сжатием с.чеси, а в 1897 г. Р. Дизель (Гер шния) — двигатель с воспламенение.м от сжатия, предназначенный для работы на керосине. [c.3]
Начало развития двигателей внутреннего сгоранпя относится к 60-м годам прошлого века (двигатель Лснуара — 1860 г., Франция, двигатель Н. Отто п [c.5]
Э. Лангена — 1867 г., Гермаппя, четырехтактный двигатель Н. Отто— 1876 г. по предложенному Бо-де Роша в 1862 г. способу предварительного сжатия рабочей смеси и сжигашш при постоянном объеме). К концу XIX в., когда была организована промышленная переработка нефти, двигатели внутреннего сгорания, работающие на жидком топливе (бензиновые, керосиновые с воспламенением от искры и с воспламенением от сжатия), получили широкое распро-страпение. [c.5]
Пуск в ход кас к.а д н о г о П. При обычном способе пуска индукционный двигатель доводится до синхронной скорости каскада регулированием сопротивления реостата, приключенного к кольцам его ротора. У последнего одни концы фазовых обмоток соединены наглухо с якорем П., а другие выведены на кольца. По достижении при определенном сопротивлении реостата синхронизма устанавливают нормальное напряжение на коллекторе и замыкают кольца накоротко. В наиболее распространенном— двенадцатифазном П.-—обычно концы только трех фаз ротора присоединены к кольцам для пускового реостата остальные девять фаз при пуске разомкнуты. Концы всех фаз после синхронизации замыкаются особым приспособлением накоротко. Пуск в ход без пускового реостата при соединенных между собой роторе и якоре недопустим в виду слишком большого пускового тока и возможности перехода агрегата через синхронную скорость. Для уменьшения пускового тока необходимо вводить сопротивление в обмотку возбуждения П. При скорости, близкой к синхройной, это сопротивление постепенно выводится и устанавливается нормальное напряжение на коллекторе одновременно замедляются колебания, стрелок амперметра в цепи статора. Колебания Стрелок происходят оттого, что частота эдс, [c.306]
Для всех циклов % тем больше, чем больше е и чем больше к, а так как последнее больше у двухатомных газов (Оа, N2 Н , СО), чем у трехатомных газов (СО2, Н2О), то в качестве рабочего тела выгоднее иметь двухатомные газы Это соображение говорит аа то, что в действительном двигателе выгоднее работать на бедных смесях, чем на богатых, т. к. в последнем случае трехатомных газов будет больше. Для цикла Дизеля % зависит также от причем с уменьшением д значение увеличивается т. к. уменьшению д соответствует обеднение рабочей смеси, то это в свою очередь влияет благоприятно на %. Подобной зависимости пет длп цикла Отто, где не зависит от Я, т. е. оно одинаково при всех нагрузках, и лишь увеличение к при обеднении смеси влияет благоприятно на т](. Для смешанного цикла зависит от Я и д, причем т. к. для одного и того же количества сообщенного тепла + + Qi с. увеличением Я уменьшается д и соответственно увеличивается й, то при одной и той же степени сжатия е возрастание Я в термич. отпошении выгодно, и наивыгоднейшим явится цикл Отто. Если же сравнение производить при одном и том же максимальном давлении вспышки р,., то наивыгоднейшим в термич. отношении будет цикл Дизеля. В действительных циклах вначения к на линиях сжа- [c.148]
mash-xxl.info
