Первый двигатель внутреннего сгорания: с чего все началось

Car.ru

02 августа, 12:17

Разработка первого двигателя внутреннего сгорания заняла почти 2 века. В числе людей, которые приложили свою руку к развитию данной сферы, оказались Отто, Бенц, Форд и другие. Рассмотрим, с чего начинается история создания первого ДВС.

© Car.ru

До 2016 года ученые считали, что создателем первого ДВС являлся Франсуа Исаак де Риваз. Однако находка, которая была обнаружена возле одного французского монастыря, перевернула представление об истории. При раскопках были обнаружены чертежи, автором которых являлся Леонардо да Винчи. На чертежах был представлен и ДВС. Историки и специалисты детально изучили схемы и пришли к выводу — такой мотор мог работать и даже эффективно.

Видео дня

В скором времени компания Ford приступила к необычному эксперименту — созданию двигателя по чертежам Леонардо да Винчи, но запустить мотор так и не удалось.

Производитель из США даже вынес полезные акценты для себя. Так, специалисты обратили внимание на размер камер сгорания для автомобилей класса В, который по чертежам составлял 83,7 мм. Оказалось, что это идеальный показатель для агрегатов такого класса.

Самый первый в теории двигатель внутреннего сгорания на пороховой основе был создан в 17 веке голландским ученым Кристианом Хагэнсом. В 19 веке во Франции началась эпоха индустриализации и механизации. Первым, кто сумел создать ДВС, оказался Нисефор Ньепс. Свою разработку он назвал Пирэолофор. В 1806 году он вместе с братом провел презентацию двигателя, который работал на пыли от угля и имел явные недочеты. Несмотря на минус, разработка получила финансовую поддержку. Более доработанный прототип использовали на лодках и небольших кораблях. Но братьям было недостаточно такого успеха. В дальнейшем был изобретен еще один двигатель, который не получил широкого применения.

В 1870 годах за разработку ДВС берутся специалисты из Германии. Николас Отто первым разработал прототип мотора на 4 цилиндрах. В 1877 году он оформил патент на мотор, который длительное время использовался для создания ДВС. Первый автомобиль с двигателем внутреннего сгорания был создан в 1886 году Даймлером и Майбахом. Силовая установка получила название Reitwagen. По 2 мотора в день собирали вместе Отто, Даймлер и Майбах. После этого каждый из них основал свою компанию.

Еще один известный изобретатель того времени — Карл Бенц. Первый прототип собственной разработки он показал в 1886 году. Разработку V-образных двигателей запустил Даймлер в 1889 году. Но самый большой вклад в развитие автомобильной отрасли сделал Генри Форд. Он начал разрабатывать совершенно новые моторы, считая, что нужно выпускать автомобили, которые будут доступны для большинства граждан. Кроме того, он выделял рабочие места для простых инженеров и людей. Уже к концу 1917 года Генри показал первый бензиновый 8-цилиндровый мотор Ford M.

К разработке первого двигателя внутреннего сгорания приступили задолго до появления автомобилей. Большой вклад в развитие отрасли сделали ученые и инженеры из Германии.

Автоэксперт, Daimler, Maybach, Генри Форд, Леонардо да Винчи, Ford

Car.ru: главные новости

• Китайские бренды не будут снижать цены на свои автомобили в России

• В России будут производить шины Ikon Tyres

• CHERY привезет в Россию 3 новых гибридных автомобиля

История двигателя внутреннего сгорания

Перейти к контенту

Главная » Темы » Автомобилестроение

Рубрика: Автомобилестроение

Двигатель – одно из основных составляющих автомобиля. Без изобретения двигателя автомобилестроение, скорее всего, остановилось в развитии сразу же после изобретения колеса.  Рывок в истории создания автомобилей, произошел благодаря изобретению двигателя внутреннего сгорания. Это устройство стало реальной движущей силой, дающей скорость.Попытки создать устройство, подобное двигателю внутреннего сгорания, начались с 18 века. Созданием устройства, которое могло бы преобразовывать энергию топлива в механическую, занимались многие изобретатели.

Первыми в этой области были братья Ньепс из Франции. Они придумали прибор, который сами назвали «пирэолофор».  В качестве топлива для данного двигателя должна была использоваться угольная пыль. Однако, данное изобретение так и не получило научного признания, и существовала, по сути, только в чертежах.

Первым успешным двигателем, который начал продаваться, был двигатель внутреннего сгорания бельгийского инженера Ж.Ж. Этьена Ленуара. Год рождения этого изобретения  – 1858. Это был двухтактовый электрический двигатель с карбюратором и искровым зажиганием. Топливом для устройства служил каменноугольный газ. Однако изобретатель не учел потребность в смазке и охлаждении своего двигателя, поэтому он работал очень недолго. В 1863 году Ленуар переделал свой двигатель  – добавил недостающие системы и в качестве топлива ввел в использование керосин.

Ж. Ж.Этьен Ленуар

Устройство было крайне несовершенным  – сильно нагревался, неэффективно использовал смазку и топливо. Однако с помощью него ездили трехколесные автомобили, которые так же были далеки от совершенства.В 1864 году был изобретен одноцилиндровый карбюраторный двигатель, работающий от сгорания нефтепродуктов. Автором изобретения стал Зигфрид Маркус, он же представил общественности транспортное средство, развивающее скорость 10 миль в час.

В 1873 году еще один инженер  – Джордж Брайтон – смог сконструировать 2-х цилиндровый двигатель. Изначально он работал на керосине, а позже на бензине. Недостатком этого двигателя была излишняя массивность.

В 1876 году произошел рывок в индустрии создания двигателей внутреннего сгорания. Николас Отто впервые создал технически сложное устройство, которое эффективно преобразовывало энергию топлива в механическую энергию.

Николас Отто

В 1883 году француз Эдуард Деламар разрабатывает чертеж двигателя, топливом для которого служит газ. Однако его изобретение существовало только на бумаге.1185 году в истории автомобилестроения появляется громкое имя – Готтлиб Даймлер. Он смог не только изобрести, но и запустить в производство прототип современного газового двигателя – с вертикально расположенными цилиндрами и карбюратором.  Это был первый компактный двигатель, который к тому же способствовал развитию приличной скорости перемещения.

Параллельно с Даймлером над созданием двигателей и автомобилей работал Карл Бенц.

В 1903 году предприятия Даймлера и Бенца объединились, дав начало  полноценному предприятию автомобилестроения. Так началась новая эра, послужившая дальнейшему совершенствованию двигателя внутреннего сгорания.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:

Поиск:

Хронология двигателя: история и изобретение

Это хронология двигателя — развитие его истории. Двигатели сжигают топливо для производства горячего газа. Этот газ, в свою очередь, сильно расширяется, создавая силу, которая заставляет детали двигаться. Двигатели развивались на протяжении веков, принимая разные формы, от паровых двигателей до роторных двигателей и газовых турбин. Роль двигателя в развитии промышленной революции и создании современного мира неразрывно связана с развитием человеческого общества.

Изобретение и эволюция двигателя

Древнегреческие мыслители 2400 лет назад поняли, что тепло может перемещать объекты. В I веке нашей эры они изобрели эолипил. С помощью этого устройства пар выбрасывался из металлической сферы, заставляя ее вращаться на валу. Прошло еще 1600 лет, прежде чем был изобретен еще один пригодный для использования паровой двигатель. Большой прорыв произошел в 1670-х годах с открытием энергии вакуума. Французский изобретатель Дени Папен понял, что пар конденсируется и сжимается в объеме, когда он заключен в цилиндр, и что это сжатие создает частичный вакуум, достаточный для перемещения объектов. В 1698 английский изобретатель Томас Савери построил первую полноразмерную паровую машину, используя этот принцип.

Реплика эолипила, первого двигателя в истории.

В течение 150 лет двигатели работали на паровой тяге. Эти двигатели привели к промышленной революции, приводя в действие все, от машин до кораблей и локомотивов. Инженеры создали двигатель внутреннего сгорания примерно в середине 19 века. Они сделали это, используя внезапный взрыв горящих газов в цилиндре. Эти двигатели были более компактными и использовали в качестве топлива нефть, а не уголь.

В отличие от угля, который подавался вручную, нефть была более концентрированным топливом, которое доставлялось автоматически. Двигатель внутреннего сгорания позволил создать автомобиль, совершивший революцию в транспорте 20 века. Реактивные и ракетные двигатели позволяли самолетам летать со скоростью, о которой раньше и не думали. Это позволило отправлять космические аппараты на Луну и дальше.

1 век нашей эры – эолипил

Эолипил – это первый двигатель в истории.

Александрийский ученый Герой сконструировал устройство, в котором шар вращался под действием струй пара. Он назвал его эолипилом, и это первый двигатель в истории. Его конструкция не имела никакой практической цели, кроме научного любопытства, но могла непрерывно вращаться, используя энергию пара.

В первом веке нашей эры термин «эолипил» использовался греческим математиком и изобретателем Героем Александрийским для обозначения старейшего известного двигателя в истории. Когда Герой изобрел эолипил, он описал это изобретение в «Пневматике».

В его «воздушном шаре», или эолипиле, вода поддерживалась горячей в герметичном котле, состоящем из полой сферы, которую затем помещали на источник тепла. Сфера приводилась во вращение, когда пар выбрасывался из ее экватора через изогнутые трубы. Машина преобразовывала пар в механическую энергию для вращения шарика. Эолипил — первый известный пример преобразователя тепловой энергии в механическую.

Из-за своей высокой стоимости и отсутствия дополнительных технологий эолипил не смог вызвать промышленную революцию в первом веке нашей эры.

1679 – Паровой варочный котел Папена

Схема варочного котла Папена 1679 года.

Французский изобретатель Дени Папен изобрел паровой котел, в котором пар удерживался внутри цилиндра. В котле Папена сосуд с плотно закрывающейся крышкой препятствовал выходу пара и резко повышал температуру кипения воды. По мере того как пар конденсировался, охлаждался и уменьшался в размерах, этот паровой варочный котел создавал сильный вакуум.

Изобретение Папена, паровое устройство высокого давления для извлечения жира из костей, придания им ломкости и превращения их в костную муку, заложило основу для современного автоклава, отсюда и другое название изобретения — «варщик костей».

Дени Папен также изобрел предохранительный клапан, который выпускал пар во избежание взрыва. Папен представил поршневой и цилиндровый двигатель, наблюдая за движением клапана вверх и вниз, но не стал развивать эту конструкцию. Позже Томас Савери независимо создал первый паровой двигатель в 1697 году, а Томас Ньюкомен усовершенствовал конструкцию с концепцией Папена в 1712 году. », или «Двигатель для подъема воды с помощью огня».

Томас Савери построил первую паровую машину. Этот двигатель использовался для откачки воды из шахт. Но устройство могло запросто взорваться. Двигатель Savery был первым широко используемым паровым устройством, насосом, который сделал общественное водоснабжение более доступным. Это было новое изобретение для подъема воды и приведения в действие мельниц с помощью силы огня. Пар от кипящей воды собирался в резервуаре, а вакуум создавался путем удаления резервуара от источника пара и возможности конденсации пара. Так работал насос Савери. Этот вакуум засосет только мелководье.

В процессе работы вода нагревалась в котле для создания пара, который затем направлялся в рабочий сосуд. Пар выбрасывался по водосточной трубе, поднимая воду из шахты. Кран между котлом и сосудом был закрыт и охлажден, чтобы сконденсировать пар и создать вакуум, позволяющий атмосферному давлению заполнить сосуд водой. Затем был открыт кран между сосудом и верхней трубой, и было введено больше пара, подталкивая воду к вершине шахты. У насоса было четыре основных проблемы: тепло терялось впустую в процессе перекачки, соединения насоса не выдерживали пара высокого давления и нуждались в частом ремонте, он мог перекачивать воду только на ограниченную высоту, и его нужно было размещать глубоко в мой.

В отличие от более поздней паровой машины Ньюкомена, насос Савери не имел движущихся частей и был более доступным, его стоимость составляла от 150 до 200 фунтов стерлингов за насос мощностью от 2 до 4 лошадиных сил. Несмотря на достижения и большие размеры поршневых паровых машин, насосы типа Савери все еще производились в конце 18 века из-за их практичности.

1712 — Первый двигатель с поршнем и цилиндром — двигатель Ньюкомена

Двигатель Ньюкомена, построенный в 1712 году, был первым двигателем, в котором использовались поршень и цилиндр.

Двигатель Ньюкомена был первым двигателем, в котором использовались поршень и цилиндр. Томас Ньюкомен, британский изобретатель, в 1712 году изобрел паровую машину, взрыв которой он предотвратил кипячением воды в отдельной части машины. Затем он использовал полученный пар для питания поршневого цилиндра при низком давлении. Двигатель Ньюкомена — первый в истории атмосферный двигатель.

Конструкция паровой машины Томаса Ньюкомена включала подвижный поршень, помещенный в открытый цилиндр. Поршневые цепи вели к качающейся балке, которая, в свою очередь, шла к штоку, приводившему в действие водяной насос шахты. Двигатель работал за счет подачи в цилиндр сначала пара из котла, который конденсировался под воздействием холодной воды. Плунжер водяного насоса был поднят, потому что качающаяся балка всасывалась в образовавшийся вакуум, образованный опускающимся поршнем. Вакуум создается, когда вода, превратившаяся в пар, снова конденсируется в воду, поскольку ее объем уменьшается в 1500 раз, создавая пустой вакуум внутри области.

Несмотря на худшую топливную экономичность по сравнению с более новым двигателем Уатта, двигатели типа Ньюкомена все еще использовались в 19 веке, вплоть до 1923 года. Возможные факторы, влияющие на это, включают доступность топлива и удобство изготовления куска — сумма платежа Newcomen, а не регулярный платеж за двигатель Watt для получения лицензии и использования их технологии. Единственный двигатель Ньюкомена 1811 года был высотой 31 фут (9,5 м), длиной 31 фут (9,5 м), шириной 148 футов (45 м) и весил 20 тонн. Он был построен из чугуна и дерева.

1777 – Двигатель Ватта

Паровой двигатель Джеймса Ватта был в два раза быстрее своих предшественников.

Шотландский инженер Джеймс Уатт построил усовершенствованный паровой двигатель. Этот двигатель имел отдельную конденсационную камеру и был более экономичным. Таким образом, процессы конденсации были изолированы в постоянно холодной области. В результате быстрая конденсация пара поддерживала в цилиндре постоянную высокую температуру. По сравнению с двигателем Ньюкомена и его предшественниками двигатель Уатта был в два раза быстрее.

В 1763 году англичанин поручил Ватту отремонтировать модель паровой машины. Он был основан на двигателе Томаса Ньюкомена, который впервые построил его в 1712 году. Предназначенный для удаления воды из шахт, он был слишком неэффективен для этой цели. Ватт сразу понял проблему: пар охлаждался в цилиндре, что приводило к большим потерям энергии. Уатт представил себе более эффективную машину, которая потребляла бы меньше угля и производила больше энергии.

Между 1786 и 1885 годами Джеймс Уатт построил много паровых двигателей Уатта из 20 тонн дерева в Саутварке, Лондон, Англия. Сегодня мощность измеряется в ваттах, которые были названы в честь Джеймса Ватта. Первый двигатель Boulton & Watt был изобретен в 1786 году для перекачивания воды. К 1796, он был модифицирован так, чтобы не только перекачивать воду, но и одновременно измельчать ячмень. Это делало его уникальным, так как ни один другой паровой двигатель того времени не мог выполнять обе функции.

1791 – Газовая турбина Барбера

Газовая турбина Джона Барбера на эскизе из его патента.

Английский изобретатель Джон Барбер запатентовал газовую турбину. Целью этой газовой турбины было создание «безлошадной повозки». В этом устройстве топливо смешивается с воздухом и воспламеняется, образуя горячий газ, приводящий в движение турбину.

Между 1766 и 1792 годами Джон Барбер получил множество патентов, один из которых был на первую действующую газовую турбину. В конце концов, был построен функциональный прототип, основанный на концепции Барбера. Барбер был первым, кто полностью описал идею газовой турбины, и его нововведение предшествовало современным газовым турбинам на многие десятилетия. Предложение Барбера проложило путь к современной газовой турбине, даже несмотря на то, что существующие в то время технологии не позволяли ей производить достаточную мощность.

Газ сначала нагревали, а затем охлаждали в ресивере перед использованием в турбине Барбера; газ мог поступать из любого количества различных источников, включая древесину, уголь или нефть. Затем смесь сжатого воздуха и газа подавалась в камеру сгорания, называемую «детонатор», и поджигалась. Затем лопасти гребного колеса подвергались воздействию обжигающего газа. Камера охлаждалась водой, а для движения заряда использовался пар.

Аналогичная идея реактивного движения была предложена сэром Фрэнком Уиттлом в 1930 году, а ее первое практическое применение состоялось в 1937 году. Как и другие первопроходцы в этой области, он основывался на фундаменте, заложенном такими людьми, как Джон Барбер.

1799 – Первый паровой двигатель высокого давления – двигатель Тревитика

Ричард Тревитик изобрел паровой двигатель высокого давления и работающий паровоз.

Первоначально названный «медленным», Ричард Тревитик (1771–1833) стал известен своей способностью решать сложные механические задачи и начал работать инженером на рудниках в 179 г.0, в возрасте 19 лет. Вакуумные двигатели низкого давления были большими и тяжелыми. Так, британский инженер создал компактную и мощную паровую машину высокого давления. К началу 19 века Ричард Тревитик изобрел как паровую машину высокого давления, так и работающий паровоз.

В то время широко использовался паровой двигатель низкого давления Джеймса Уатта, но Тревитик считал, что сможет создать меньший и более эффективный двигатель, используя пар высокого давления и позволяя ему расширяться внутри цилиндра. Тревитик добился этого в 179 г. 9 со своим «двигателем Тревитика». Он строил рабочие копии стационарных и локомотивных машин высокого давления, а в 1801 году даже построил и привел в движение первое паровое транспортное средство. В 1803 году Тревитик сконструировал первый в мире паровоз, а в 1808 году он продемонстрировал свой знаменитый локомотив «Поймай-меня-кто-может» с максимальной скоростью 20 миль в час (32 км/ч) и запасом хода 240 миль (390 км).

Впоследствии он использовал свой двигатель высокого давления по-разному, в том числе для приведения в движение баржи с гребными колесами и работы на прокатном стане. Его прорывы в проектировании и строительстве котлов позволили создать хорошо известный котел корнуоллского типа, который использовался в сочетании с не менее известным и эффективным насосным двигателем корнуолльского типа.

1816 — Первый двигатель с закрытой системой — двигатель Стирлинга

Двигатель Стирлинга был первым двигателем с закрытой системой без воздухозаборника и отвода выхлопных газов.

В 1816 году шотландский инженер Роберт Стирлинг изобрел паровую машину, в которой газ оставался внутри системы. Двигатель Стирлинга представляет собой тип тепловой машины, которая преобразует тепловую энергию в механическую работу за счет многократного сжатия и расширения рабочей жидкости, часто воздуха или другого газа. Отсутствие воздухозаборника и отвода выхлопных газов означало, что газ не выбрасывался и было меньше шума от взрывов. Итак, это была паровая машина без пара.

Регенератор в этом двигателе с замкнутым циклом мгновенно накапливает тепло, повышая эффективность двигателя. В двигателе Стирлинга газ нагревается и расширяется за счет внешнего источника энергии, а затем толкается поршнем. Сначала газ переносится в положение, где его можно охладить и сжать, а затем поршень перемещает его обратно в область, где он будет нагреваться. Естественная склонность газа к колебаниям температуры и давления используется для выработки механической энергии.

Первоначальной целью Роберта Стирлинга было создание альтернативы паровому двигателю, но его практическое применение ограничивалось маломощными жилыми помещениями. По сравнению с обычными двигателями внутреннего сгорания, такими как бензиновые или дизельные, двигатель Стирлинга может быть гораздо более эффективным. В наши дни он в основном используется на подводных лодках или лодках со вспомогательными генераторами энергии.

1860 — Первый газовый двигатель — Газовый двигатель Ленуара

Газовый двигатель Этьена Ленуара.

Бельгийско-французский инженер Жан Жозеф Этьен Ленуар изобрел первый успешный двигатель внутреннего сгорания, газовый двигатель. Газовый двигатель вырабатывает энергию за счет сжигания газа и воздуха в цилиндре. Весь двигатель был около 6,9 футов или 2,1 метра в длину. В 1860 году Этьен Ленуар получил патент на газовый двигатель с одним цилиндром, который мог совершать два такта одновременно.

При каждом такте двигатель всасывал топливо и воздух с помощью золотниковых клапанов и поджигал их электрической искрой, подобно паровой машине двойного действия. На ходу вверх выпускался выпуск отработавших газов. 18-литровый двигатель Ленуара едва мог выдать 2 лошадиные силы.

Эти двигатели продавались сотнями. Паровая машина потребляла 4% топлива, но работала плавно и долговечно. К 1865 году он широко использовался для задач с низким энергопотреблением, таких как перекачка и печать, сотни из них использовались во Франции и 1000 в Великобритании, а в некоторых случаях даже длились два десятилетия.

1876 – Первый четырехтактный двигатель – двигатель Отто

9 мая 1876 года немецкий изобретатель Николаус Отто после более чем десятилетнего труда сконструировал первый двигатель внутреннего сгорания со сжатым воздухом. Двигатель Отто имел один цилиндр, четырехтактный двигатель внутреннего сгорания, и он запускал каждый второй такт.

Мощный четырехтактный двигатель немецкого инженера Николауса Отто (1832–1891) запускал цилиндр четыре раза за цикл, так что топливо воспламенялось внутри каждого из них и толкало поршень каждые четыре такта. Смесь выдавливали в горизонтальный цилиндр с помощью поршня, а затем воспламеняли непосредственно перед тем, как поршень достигал вершины.

Благодаря использованию слоев топливной смеси и предотвращению взрывов Отто удалось добиться управляемого сгорания и увеличить давление поршня в цилиндре. Чтобы двигатель не взорвался, Отто разработал метод наслоения топливной смеси в цилиндр, в результате чего топливо сгорает постепенно, а не со взрывом.

Максимальная мощность двигателя никогда не превышала 3 до изобретения двигателя Отто в 1876 году. И только в 1920 году мощность двигателя увеличилась до 1000 лошадиных сил с помощью авиадвигателя Napier Cub. В то время как двигатель Отто по-прежнему ограничивался более легким топливом, последующие инновации, такие как дизельный двигатель, могли сжигать более тяжелые виды топлива и смазочных материалов.

1897 г. – Первый высокоэффективный двигатель – дизельный двигатель

Проект Рудольфа Дизеля для первого дизельного двигателя был создан в 189 г.7.

Первый дизельный двигатель был построен франко-немецким инженером Рудольфом Дизелем (1858–1913) в 1897 году. Несмотря на то, что изобретение было тяжелее бензиновых двигателей, оно было более эффективным, а топливо воспламенялось за счет тепла сжатого газа. горячий воздух вместо электрической искры, как в бензиновых двигателях Отто. Его двигатель внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия должен был стать лучшей альтернативой обычным паровым двигателям.

Паровые двигатели были стандартом в конце 1800-х годов, несмотря на то, что они были дорогими и неэффективными. Дизель, благодаря своим исследованиям в области термодинамики, нашел способ создать двигатель внутреннего сгорания, который бы использовал все производимое тепло.

После некоторых первых трудностей его двигатель был наконец показан в 1897 году после усовершенствования и испытаний до КПД около 26%. По сравнению с лучшим паровым двигателем того времени, он был почти в три раза эффективнее. После более чем десяти лет исследований и испытаний 9 августа 1898 года Рудольфу Дизелю был выдан патент США № 608 845A на «Двигатель внутреннего сгорания». Дизельный двигатель стал огромным скачком вперед на временной шкале эволюции двигателей. .

Дизельные двигатели со временем стали популярны в вооруженных силах, особенно на подводных лодках, поскольку дизельное топливо менее взрывоопасно, чем обычный бензин. Однако у Дизеля по-прежнему были проблемы с деньгами из-за жалоб клиентов на низкую надежность его двигателей. Считается, что он был убит, когда путешествовал на борту корабля, чтобы договориться о сделке с британским флотом.

1926 – Первая ракета на жидком топливе

Роберт Годдард во время первого полета ракеты 16 марта 1926 года.

Когда 16 марта 1926 года произошел первый в истории полет ракеты, она пролетела за 2 секунды со средней скоростью примерно 60 миль. в час и достигла высоты 41 фут.

Американский инженер Роберт Годдард (1882–1945) изобрел ракетный двигатель. В этом двигателе необходимая для полета тяга создается за счет сжигания жидкого топлива. Годдард экспериментировал с ракетой, работающей на порохе, будучи студентом Вустерского политехнического института в Массачусетсе в 1919 году. 07. Производимые им клубы дыма привлекли внимание инструкторов, которые решили поддержать его работу, а не пинать.

Ракетные двигатели сегодня являются областью исследований, в которой ученый из Университета Кларка и профессор Роберт Годдард внесли первый существенный вклад. Годдард определил потенциальную энергию и тягу различных видов топлива, впервые установив возможность использования ракет в условиях невесомости. Он получил патенты за свои новаторские идеи о многоступенчатых ракетах и ​​ракетах на жидком топливе. В 1926 декабря он успешно запустил первую ракету на жидком топливе, опираясь на наработки, созданные им в 1920-х годах. Некоторые ученые сомневались и высмеивали Годдарда, несмотря на его новаторские исследования.

1937 – Первый реактивный двигатель

1937 реактивный двигатель Whittle W.1X Engine. (Национальный музей авиации и космонавтики)

Британский инженер Фрэнк Уиттл (1907–1996) и немецкий инженер Ганс фон Охайн (1911–1998) независимо друг от друга изобрели и испытали реактивный двигатель. Это устройство сжигало топливо, чтобы продвигать самолет вперед, и непрерывно выпускало горячий воздух через вентилятор.

Хотя первый патент на газовую турбину для двигателя самолета был представлен в 1921 году французом Максимом Гийомом, проект так и не был реализован. Сэр Фрэнк Уиттл, британский инженер, получил патент на свой новаторский реактивный двигатель в 1932 году. Реактивный двигатель Уиттла впервые был запущен 12 апреля 1937 года и, таким образом, это был первый реактивный двигатель, работающий на жидком топливе.

Тем временем реактивный двигатель с осевой конструкцией был изобретен в 1935 году немецким изобретателем Гансом фон Охайном. Первый реактивный самолет, немецкий турбированный Heinkel He 178, поднялся в небо в августе 1919 г.39. В 1950-х годах реактивные двигатели с осевым потоком получили широкое распространение в обрабатывающей промышленности.

1956 – Первый роторный двигатель – двигатель Ванкеля

Немецкий инженер Феликс Ванкель (1902–1988) создал роторный двигатель. Этот двигатель отличался прямоугольным цилиндром вместо треугольного ротора и поршня. В 1954 году Ванкель закончил проектирование роторно-поршневого двигателя, а к 1957 году прошел испытания первый прототип. Его роторный двигатель чаще всего используется в гоночных автомобилях. В спортивном автомобиле Mazda RX-8 использовался двигатель Ванкеля, пока автомобиль не был снят с производства в 2012 году.0003

В 1924 году Ванкель основал лабораторию для исследования и создания усовершенствованного бензинового двигателя внутреннего сгорания, который он придумал еще подростком. Поршни в стандартных двигателях внутреннего сгорания двигаются вверх и вниз в цилиндрах, но двигатель Ванкеля имеет совершенно другую архитектуру.

Двигатель Ванкеля имеет треугольный ротор, который вращается внутри герметичной камеры и выполняет четыре действия двигателя внутреннего сгорания — впуск, сжатие, расширение и выпуск — за один цикл. У этой компоновки есть много плюсов, таких как простота перемещения, дешевизна, необходимость минимального обслуживания, легкость и небольшая занимаемая площадь.

Краткая история двигателя внутреннего сгорания

18 апреля 2019

Вы могли идти пешком, верхом на лошади или путешествовать в повозке — после изобретения колеса варианты, доступные человечеству для передвижения по суше, практически не развивались на 4000 лет. Это не изменилось до появления новаторов и изобретателей в конце 19 века. После того, как железная дорога позволила стильно перевозить большое количество людей и товаров, именно двигатель внутреннего сгорания коренным образом изменил индивидуальную мобильность. Наша краткая история двигателя внутреннего сгорания рассказывает о том, как он был изобретен, как он стал использоваться в первых автомобилях и что было сделано для снижения рисков, связанных с этим высокоскоростным мобильным нововведением.

Однажды в августе 1888 года у жителей Вислоха, Брухзаля и Дурлаха были все основания удивляться: трехколесная повозка, похожая на нечто среднее между конной повозкой и велосипедом, катила по улицам их городов. . За исключением того, что поблизости не было видно лошадей. Три пассажира, женщина и двое подростков, не крутили педали. Транспортное средство, очевидно, двигалось своим ходом, управляемым рукояткой, которую держала женщина. Женщину звали Берта Бенц, подростками были ее сыновья Ричард и Ойген, а транспортным средством был запатентованный Бенцем автомобиль № 3.

Карл Бенц, муж Берты, запатентовал первую версию автомобиля еще в 1886 году и представил автомобиль публике в июле того же года во время тест-драйва в Мангейме. «Не может быть никаких сомнений в том, что у этого моторизованного велосипеда скоро появится множество друзей», — таково было эйфорическое заявление «Neue Badische Landeszeitung» от 4 июня 1886 года. , и экономический успех оказался недостижимым. Чтобы оживить упавший дух мужа и убедить современников в практичности нового транспортного средства, Берта Бенц решила провести тщательный тест-драйв, хотя и не предупредив колеблющегося мужа заранее. Первым делом утром она и ее сыновья отправились по 104-километровой дороге из Мангейма в город ее рождения Пфорцхайм, куда они благополучно добрались за 12 часов 57 минут.

Эта поездка считается первой дальней поездкой в ​​истории автомобилестроения и по сей день отмечается как Мемориальный маршрут Берты Бенц. Насколько значительным было рекламное воздействие в то время, до сих пор является предметом споров среди исследователей. Однако одно можно сказать наверняка: после этого запатентованный автомобиль Бенца начал свой медленный, но верный путь к коммерческому успеху. К 1893 году было продано 69 автомобилей, в основном в США, Англии и особенно во Франции, где, благодаря хорошим дорогам, первых автолюбителей уже не так основательно трясло. На рубеже веков Benz & Cie. уже поставила 1709 автомобилей.экземпляры своего автомобиля. Число сотрудников возросло до более чем 430 человек, то есть в десять раз больше.

© akg images

Этьен Ленуар и гиппомобиль

Карл Бенц был первым предпринимателем, который представил на рынке работающий автомобиль с двигателем внутреннего сгорания. И все же в конце 19 века развитие автомобиля оказалось на перепутье. Большое количество инженеров, мастеров-новаторов и изобретателей экспериментировали с технологиями двигателей и создавали первые паровые автомобили и электромобили, а также автомобили с двигателями внутреннего сгорания. Еще в 1863 году бельгийский изобретатель Этьен Ленуар проехал на своем «гиппомомобиле» девять километров от Парижа до Жуанвиль-ле-Пон и обратно. Он был оснащен собственным газовым двигателем Ленуара и работал на производном скипидара, что принесло ему звание первого автомобиля с двигателем внутреннего сгорания. В отличие от паровой машины, топливо не сжигалось вне двигателя, а образующееся тепло направлялось в цилиндры. Вместо этого кинетическая энергия генерировалась взрывным сгоранием внутри двигателя.

Однако дальше стадии разработки гиппомобиль так и не продвинулся: он был слишком тяжелым, а его двухтактный двигатель развивал не более 100 оборотов в минуту. Это означает, что средняя скорость автомобиля составляла около шести километров в час, скорость, с которой могла бы справиться даже неторопливая коляска. С другой стороны, запатентованный автомобиль Бенца с четырехтактным двигателем развивал скорость 400 оборотов в минуту и ​​максимальную скорость 16 км/ч. Бенц основывал разработку этого двигателя на работе Николауса Августа Отто, который сам использовал газовый двигатель Ленуара в качестве шаблона для дальнейшего развития.

Николаус Огюст Отто и четырехтактный двигатель

Газовый двигатель Ленуара, запатентованный в 1959 году, произвел настоящую сенсацию того времени и рассматривался как первая альтернатива большой и тяжелой паровой машине. В отличие от последнего, его не нужно было так долго предварительно нагревать, прежде чем его можно было запустить в работу. Снабженный газом из муниципальной сети, бесшумный двигатель был задействован для привода такого оборудования, как печатные станки и ткацкие станки. Однако его конструкция требовала очень мощной системы водяного охлаждения и, прежде всего, огромных объемов газа. Его эффективность составляла от трех до четырех процентов, а это означало, что он мог преобразовать лишь очень небольшую часть энергии, содержащейся в топливе, в механическую энергию.

Продавец и технический самоучка Николаус Август Отто осознал как потенциал, так и ограничения этой машины и приступил к ее совершенствованию. В 1861 году он заказал создание копии двигателя Ленуара и установил, что он будет работать лучше, если будет работать на этиловом спирте. В том же году он и его брат Вильгельм подали заявку на патент испарителя спирта. В обоснование заявки ссылались на независимость газовой сети от двигателей внутреннего сгорания и поднимали возможность самоходных перевозок по проселочным дорогам. В следующем году он начал экспериментировать с четырехтактным двигателем, принцип которого был теоретически описан и запатентован французским инженером Альфонсом Бо де Роша в том же году, совершенно независимо от Отто. Идея Отто состояла в том, чтобы максимально сжать смесь воздуха и газа. Это позволило бы уменьшить долю газа и, тем самым, потребление. Поршень, однако, должен был бы дважды двигаться вверх и вниз, чтобы выполнить одну единицу работы.

На практике управление горением по-прежнему доставляло Отто всевозможные проблемы, а кульминацией экспериментов было разрушение двигателей. Потребовалось двенадцать лет, до 1876 года, чтобы произвести первый функциональный четырехтактный двигатель на заводе газовых двигателей Deutz AG. Он установил принцип впуска, сжатия, сгорания и выпуска, в соответствии с которым до сих пор работает каждый двигатель внутреннего сгорания в автомобилях или мотоциклах: при первом такте поршень движется вниз и всасывает смесь воздуха и топлива в цилиндр через клапан. . На втором этапе поршень движется вверх, при этом сжимая и нагревая смесь. В момент максимального сжатия смесь воспламеняется искрой от свечи зажигания. Давление, создаваемое взрывом, очень быстро толкает поршень вниз в такте сгорания. На четвертом этапе поршень снова быстро движется вверх и через клапан выталкивает сгоревшие газы из цилиндра.

Daimler, Maybach и мотор-квадрицикл

Двигатель был впервые подготовлен для массовой защиты Готлибом Даймлером и Вильгельмом Майбахом, которые работали в Deutz AG с 1872 года. Двигатель имел большой успех и очень хорошо продавался. Но он все еще был слишком тяжелым для мобильного использования. После ссоры с Отто Даймлер покинул Deutz AG в конце 1881 года и открыл экспериментальную мастерскую в Каннштадте, где к нему вскоре присоединился Maybach. Целью Daimler была разработка небольших быстродействующих двигателей внутреннего сгорания, которые могли бы приводить в движение транспортные средства на суше и на воде. Еще в 1883 году он подал заявку на патент улучшенного одноцилиндрового четырехтактного двигателя, который он разработал совместно с Maybach. Их «газовый двигатель с горячетрубным зажиганием» мог развивать мощность 1 л.с. при 650 оборотах в минуту. Он был небольшим, относительно легким и работал на бензине: идеально подходит для использования в автомобиле. В 1885 году Даймлер и Майбах построили предшественника мотоцикла, который они окрестили «Reitwagen», или «машина для верховой езды». В октябре 1886 года они установили в карету двигатель «дедовских часов» — таким образом был создан первый автомобиль с четырьмя колесами. В 1889 г., они представили свой первый полностью самоходный автомобиль, моторный квадрицикл мощностью 1,5 л.с. или «автомобиль на стальных колесах», на Всемирной выставке в Париже. Одиннадцать лет спустя они разработали автомобиль для австрийского бизнесмена Эмиля Еллинека, кузов которого представлял собой значительный отход от прежнего принципа перевозки, а двигатель мощностью 35 л.с. разгонял машину до максимальной скорости почти 90 км/ч. Автомобиль был назван в честь дочери Еллинека, которую звали Мерседес.

Наличие водительских прав становится обязательным

Мерседес Еллинека обошелся ему примерно в 150 000 марок. Так что неудивительно, что на рубеже веков автомобиль все еще оставался роскошью, предназначенной для самых богатых десяти тысяч человек. Но хотя поначалу по дорогам грохотало всего несколько автомобилей, они все чаще вызывали споры и также становились причиной аварий. Именно по этой причине 10 марта 1899 года президент Франции Эмиль Франсуа Лубе выбрал официальный журнал, чтобы объявить о первом в мире дорожном кодексе, а вместе с ним и о введении обязательных водительских прав. Президент обосновал это решение тем, что автомобили все чаще «пугают лошадей, повреждают землю или просто поднимают слишком много пыли».

Одиннадцать лет назад Карл Бенц получил первые в мире водительские права от окружного управления Великого Герцогства Баден. Но потребуется еще несколько лет, чтобы владение водительскими правами в Германии стало обязательным. В Пруссии министерским декретом от 29 сентября 1903 г. были приняты первые основные правила проверки автомобилей и их водителей. Эти задачи были возложены на инженеров ассоциаций по наблюдению за котлами (DÜV). В конце концов, многие из первых автомобилей все еще приводились в движение паровыми двигателями, с которыми специалисты DÜV были хорошо знакомы. И все же регламента по проверке водителей и транспортных средств по всему Германскому Рейху все еще не предвиделось, хотя ситуация с каждым годом становилась все более острой. Это было связано с тем, что новая технология была подвержена поломкам, а многие водители не были знакомы с их транспортными средствами.

© TÜV NORD

Уже в 1906/1907 г. из 36 022 транспортных средств на дорогах Германии погибло 145 человек. Пропорционально количеству автомобилей на дорогах риск стать жертвой аварии был почти в шестьдесят раз выше, чем в 2017 году. Государство должно было отреагировать. В 1909 г. законодательство в форме «Закона о движении автотранспортных средств» позаботилось о том, чтобы безопасность автомобильного движения впервые была охвачена законом на всей территории страны. Постановление устанавливало, в частности, следующее: «Транспортные средства должны быть пригодными для движения по дорогам и, прежде всего, должны быть сконструированы, обставлены и оборудованы таким образом, чтобы исключалась опасность возгорания и взрыва, а также любые неудобства, которых можно избежать для людей и экипажей из-за шума, дыма, пар или неприятные запахи исключены». Официально признанные эксперты теперь отвечали за контроль безопасности водителей и транспортных средств по всей Германии, и среди них были эксперты DÜV. Первоначально они могли выполнять эту задачу в дополнение к другим своим инспекционным обязанностям, потому что, в конце концов, по сравнению с паровыми котлами количество автомобилей и их водителей было все еще исчезающе малым.

От предметов роскоши к массовым транспортным средствам

То, что это скоро изменится, было в немалой степени заслугой Генри Форда. В 1913 году американский автомобильный магнат установил сборочные линии на своем заводе в Хайленд-Парке, штат Мичиган, тем самым совершив революцию в производственном процессе своей модели T. По мере того как производственные затраты падали, снижались и цены. Надежная и простая в ремонте «Жестяная Лиззи» Форда стала бестселлером: к 1927 году было продано около 15 миллионов автомобилей. Другие автопроизводители тоже извлекли уроки из принципа Форда и попрощались с ручным производством. В Париже с конвейера ежедневно сходило 100 автомобилей Citroën типа А с 1919. В 1924 году в Рюссельсхайме компания Opel открыла эпоху промышленного производства в Германии, начав производство на конвейерных лентах «Laubfrosch» или «древесной лягушки».

По мере роста количества автомобилей росла и потребность в проверках. Поэтому в начале 1920-х годов Norddeutsche DÜV создала собственное автомобильное отделение, а в 1928 году — DÜV Hannover. Поскольку ассоциации по надзору за котлами теперь также проводили испытания лифтов и электрических систем на безопасность, было принято решение изменить их название в 1938. Отныне они были известны как «Technische Überwachungsvereine» («Ассоциации технического мониторинга») или сокращенно «TÜV».

В то время, однако, требовалось, чтобы автомобили были проверены и одобрены только один раз, во время первой регистрации. Тем не менее, многие владельцы автопарков по-прежнему хотели, чтобы их транспортные средства регулярно проверялись внешними экспертами. В конце концов, если грузовик сломается на дороге, ремонт будет стоить денег. Частные автомобилисты изначально мало интересовались добровольными проверками безопасности, хотя полицейские проверки неоднократно показывали, что на большинстве автомобилей ни тормоза, ни свет не работают должным образом.

Срок действия TÜV

После войны автомобиль медленно, но верно превратился в массовое транспортное средство и стал мобильным символом растущего благосостояния в период экономического чуда. Только в Мюнхене количество автомобилей на дорогах с 1950 по 1960 год росло на 20 % в год. Благодаря VW Beetle, а затем и скутеру Messerschmitt с кабиной, а также BMW Isetta стало доступным для рабочих и служащих возможность владеть собственными колесами. . Пришло время государству взять под контроль риск безопасности, связанный с непригодными для эксплуатации автомобилями. По состоянию на 1951, новый Закон Германии о дорожном движении (Straßenverkehrszulassungsordnung) требует проверки каждого транспортного средства каждые два года после первой регистрации.

© TÜV NORD

Ответственными за периодические проверки были ассоциации технического контроля и другие организации, в том числе Немецкая ассоциация автомобильных инспекций (DEKRA). Для выполнения этой задачи инженерам TÜV послевоенного периода требовались не только технические знания, но и настоящее чутье на импровизацию. Это было связано с тем, что построенные перед войной технические испытательные центры еще не были восстановлены или были слишком малы для растущего числа автомобилей: специалисты были вынуждены прибегать к использованию железнодорожных депо и строительных площадок и даже автостоянок-ресторанов, где они иногда находились. столкнулись с пьяными и шумными владельцами транспортных средств. И все же, даже вопреки законодательству, далеко не все автовладельцы регулярно представляют свои автомобили на периодический техосмотр. Чтобы подтолкнуть нарушителей к порядку, с 1 января 2019 года ввели обязанность иметь на машине техосмотр.61. И наклейка принесла свои плоды: в 1965 году только ассоциация Essen TÜV проверила около 500 000 автомобилей на 24 испытательных стендах.

© TÜV NORD

© TÜV NORD

© TÜV NORD

Не пейте за рулем

Благодаря общенациональным проверкам автомобилей автомобили стали еще более безопасными, но то же самое не применялось автоматически своим водителям . Число погибших с каждым годом увеличивалось пропорционально количеству участников дорожного движения. 19 год70 г. стал печальным апогеем этой тенденции: более 19 000 человек погибли на дорогах и около полумиллиона получили ранения. Международные сравнения показали, что дорожное движение в Германии было особенно опасным: плотность дорожного движения в Федеративной Республике была такой же, как в Соединенном Королевстве, но с вдвое большим количеством смертей. Виноваты в этом в большинстве случаев водители, которые ехали либо слишком быстро, либо слишком небрежно, либо, нередко, в состоянии алкогольного опьянения.

© TÜV NORD

Ассоциации технического мониторинга сделали все возможное, чтобы противодействовать этому на ранней стадии. В 1955 году TÜV Hannover стала первой в своем роде ассоциацией, создавшей Медико-психологический институт (MPI), в задачу которого входило составление отчетов о нарушителях правил дорожного движения. В первую очередь это были водители, пойманные пьяными за рулем автомобиля. TÜV Hamburg и TÜV Essen вскоре последовали их примеру, основав аналогичные учреждения. Они не только собирали отчеты о потенциально опасных водителях, но и помогали предотвращать правонарушения:В 70-х годах глава MPI в Ганновере Вернер Винклер разработал признанную на национальном уровне программу обучения под названием LEER. Это помогло автовладельцам прийти к осознанию того, что они не могут пить и одновременно садиться за руль. Многие нарушители правил дорожного движения изначально рассматривали обучение и сопровождавший его так называемый идиотский тест как наказание, назначенное государством, но на самом деле единственная цель этих мер заключалась в том, чтобы гарантировать, что водители доберутся до места назначения так же безопасно, как это сделала Берта Бенц. около 130 лет назад.

Вам также может понравиться

Maurus Zehnder

150 лет TÜV NORD

Краткая история паровой машины

От античности до XIX века: как была открыта сила пара и что DÜV сделали для борьбы с рисками принесенная с собой технология.