Двигатель внутреннего сгорания очень далек от идеала, КПД бензинового варианта в лучшем случае достигает 20 – 25%, дизельного 40 – 50% (то есть остальное топливо сжигается почти в пустую). Чтобы повысить эффективность (соответственно увеличить коэффициент полезного действия) требуется улучшить конструкцию мотора. Над этим бьются многие инженеры, и по сей день, но первыми были всего несколько инженеров, таких как Николаус Август ОТТО, Джеймсом АТКИНСОНОМ и Ральфом Миллером. Каждый вносил определенные изменения, и пытался сделать моторы более экономичными и производительными. Каждый предлагал определенный цикл работы, который мог кардинально отличаться от конструкции оппонента. Сегодня я постараюсь простыми словами, объяснить вам какие основные различия есть в работе ДВС, ну и конечно видео версия в конце …
СОДЕРЖАНИЕ СТАТЬИ
Статья будет написана для новичков, так что если вы искушенный инженер, можете ее не читать, написана для общего понимания циклов работы ДВС.
Также хочется отметить, что вариаций различных конструкций очень много, самые известные которые мы еще можем знать, цикл ДИЗЕЛЯ, СТИРЛИНГА, КАРНО, ЭРИКСОННА и т.д. Если посчитать конструкции, то их может набраться около 15. И не все двигатели внутреннего сгорания, а например, у СТИРЛИНГА внешнего.
Но самые известные, которые применяются и по сей день в автомобилях, это ОТТО, АТКИНСОН и МИЛЛЕР. Вот про них и будем говорить.
По сути это обычный тепловой двигатель внутреннего сгорания с принудительным воспламенением горючей смеси (через свечу) который применяется сейчас в 60 — 65% автомобилей. ДА – да, именно тот, который у вас стоит под капотом, работает по циклу ОТТО.
Однако если копнуть в историю, первым принцип такого ДВС предложил в 1862 году французский инженер Альфонс БО ДЕ РОШ. Но это был теоритический принцип работы. ОТТО же в 1878 году (спустя 16 лет) воплотил этот двигатель в металле (на практике) и запатентовал эту технологию
По сути это четырехтактный мотор, которому свойственны:
Хочется отметить, что впускные и выпускные клапана, работают в строгой последовательности – ОДИНАКОВО при высоких и при низких оборотах. То есть изменения работы при различных оборотах не наблюдается.
В своем двигателе ОТТО первый применил сжатие рабочей смеси, для поднятия максимальной температуры цикла. Которое осуществлялось по адиабате (простыми словами без теплообмена с внешней средой).
После сжатия смеси, она воспламенялась от свечи, после этого начинался процесс отвода тепла, который протекал практически по изохоре (то есть при постоянном объеме цилиндра двигателя).
Так как ОТТО запатентовал свою технологию, ее промышленное использование было не возможным. Чтобы обойти патенты Джеймс Аткинсон в 1886 году, решил модифицировать цикл ОТТО. И предложил свой тип работы двигателя внутреннего сгорания.
Он предложил изменить соотношение времен тактов, благодаря чему рабочий ход был увеличен за счет усложнения кривошипно-шатунной конструкции. Нужно отметить что тестовый экземпляр который он построил, был одноцилиндровый, и не получил большого распространения из-за сложности конструкции.
Если в двух словах описать принцип работы этого ДВС, то получается:
Все 4 такта (впрыск, сжатие, рабочий ход, выпуск) – происходили за одно вращение коленчатого вала (у ОТТО вращений — два). Благодаря сложной системе рычагов, которые крепились рядом с «коленвалом».
В этой конструкции получилось реализовать определенные соотношения длин рычагов. Если сказать простыми словами — ход поршня на такте впуска и выпуска БОЛЬШЕ, чем ход поршня в также сжатия и рабочего хода.
Что это дает? ДА то, что можно «играться» степенью сжатия (меняя ее), за счет соотношения длин рычагов, а не за счет «дросселирования» впуска! Из этого выводится преимущество цикла АКТИНСОНА, по насосным потерям
Такие моторы получились достаточно эффективными с высоким КПД и маленьким расходом топлива.
Однако отрицательных моментов также было много:
Ходят упорные слухи, что принцип АТКИНСОНА использовался на гибридных автомобилях, в частности компании TOYOTA. Однако это немного не правда, там использовался только его принцип, а вот конструкция применялась другого инженера, а именно Миллера. В чистом виде моторы АТКИНСОНА скорее имели единичный характер, чем массовый.
Ральф Миллер также решил поиграться со степенью сжатия, в 1947 году. То есть он как бы продолжит работу АТКИНСОНА, но взял не его сложный двигатель (с рычагами), а обычный ДВС ОТТО.
Что он предложил. Он не стал делать такт сжатия механически более коротким, чем такт рабочего хода (как предлагал Аткинсон, у него поршень движется быстрее вверх, чем вниз). Он придумал сократить такт сжатия за счет такта впуска, сохраняя движение поршней вверх и вниз одинаковым (классический мотор ОТТО).
Можно было пойти двумя способами:
В конечном итоге, оба принципа дают одно и тоже – уменьшение степени сжатия, рабочей смеси относительно геометрической! Однако сохраняется степень расширения, то есть такт рабочего хода сохраняется (как в ДВС ОТТО), а такт сжатия как бы сокращается (как в ДВС Аткинсона).
Простыми словами — воздушно-топливная смесь у МИЛЛЕРА сжимается намного меньше, чем должна была сжиматься в таком же моторе у ОТТО. Это позволяет увеличить геометрическую степень сжатия, и соответственно физическую степень расширения. Намного большую, чем обусловлено детонационными свойствами топлива (то есть бензин нельзя сжимать бесконечно, начнется детонация)! Таким образом, когда топливо воспламеняется в ВМТ (верней мертвой точке), оно имеет намного большую степень расширения чем у конструкции ОТТО. Это дает намного больше использовать энергию расширяющихся в цилиндре газов, что и повышает тепловую эффективность конструкции, что влечет высокую экономию, эластичность и т.д.
Стоит также учитывать, что на такте сжатия уменьшаются насосные потери, то есть сжимать топливо у МИЛЛЕРА легче, требуется меньше энергии.
Отрицательные стороны – это уменьшение пиковой выходной мощности (особенно на высоких оборотах) из-за худшего наполнения цилиндров. Чтобы снять такую же мощность как у ОТТО (при высоких оборотах), мотор нужно было строить больше (объемнее цилиндры) и массивнее.
На современных моторах
Статья получилась сложнее, чем я предполагал, но если подвести итог. ТО получается:
ОТТО – это стандартный принцип обычного мотора, которые сейчас стоят на большинстве современных автомобилей
АТКИНСОН – предлагал более эффективный ДВС, за счет изменения степени сжатия при помощи сложной конструкции из рычагов которые подсоединялись к коленчатому валу.
ПЛЮСЫ — экономия топлива, эластичнее мотор, меньше шума.
МИНУСЫ – громоздкая и сложная конструкция, низкий крутящий момент на низких оборотах, плохо управляется дроссельной заслонкой
В чистом виде сейчас практически не применяется.
МИЛЛЕР – предложил использовать пониженную степень сжатия в цилиндре, при помощи позднего закрытия впускного клапана. Разница с АТКИНСОНОМ огромна, потому как он использовал не его конструкцию, а ОТТО, но не в чистом виде, а с доработанной системой ГРМ.
Предполагается что поршень (на такте сжатия) идет с меньшим сопротивлением (насосные потери), и лучше геометрически сжимает воздушно-топливную смесь (исключая ее детонацию), однако степень расширения (при воспламенении от свечи) остается почти такая же, как и в цикле ОТТО.
ПЛЮСЫ — экономия топлива (особенно на низких оборотах), эластичность работы, низкий шум.
МИНУСЫ – уменьшение мощности при высоких оборотах (из-за худшего наполнения цилиндров).
Стоит отметить, что сейчас принцип МИЛЛЕРА используется на некоторых автомобилях при невысоких оборотах. Позволяет регулировать фазы впуска и выпуска (расширяя или сужая их при помощи фазовращателей). Так двигатель SKYACTIV, на низких оборотах работает по принципу МИЛЛЕРА, а на высоких по принципу ОТТО. В чистом виде МИЛЛЕР (однако, почему то он называется АТКИНСОН) работает на гибридах ТОЙОТА.
Сейчас видео версия смотрим
НА этом я заканчиваю, думаю было полезно и интересно. Рассказывайте своим друзьям (кидайте им ссылку на статью или видео), будет еще много интересных материалов. ИСКРЕННЕ ВАШ, АВТОБЛОГГЕР.
avto-blogger.ru
Паровая машина, которая использовалась в паромобилях XIX века, была не самым лучшим видом двигателя для транспортных средств.
Она имела много слабых мест (подробнее о пользовании паромобилем читайте в Французских паромобилях XIX века), и главной проблемой были топка и котел –очень громоздкие и опасные. Многие изобретатели пытались создать двигатель внутреннего сгорания (ДВС), который смог бы заменить паровые двигатели.
Двигатель Этьена Ленуара
Первый газовый двигатель был изготовлен в 1860 году французским механиком Этьеном Ленуаром. Он напоминал паровую машину, но использовал смесь светильного газа и воздуха, которые поджигались двумя эклектическими свечами. Обслуживать газовый двигатель было значительно удобнее, чем паровой, потому что он не требовал разведения пара, а также котла и топки. Но у него было много недостатков. Масса его была все такой же большой, как и у паровой машины. Единица выработанной мощности обходилась в 7 раз дороже, чем в паровой машине, так как коэффициент полезного действия (КПД) двигателя был всего 0.04. Только 1/25 часть теплоты использовалась на совершение работы, а остальная уходила с отработанными газами в атмосферу и тратилась на нагревание корпуса. При этом для охлаждения установки требовалось 120 м3 (!) воды в час. При высоких скоростях вращения вала зажигание действовало ненадежно, и двигатель работал с перебоями.
Николай-Август Отто
Более совершенный газовый двигатель создали в 1876 году Николай-Август Отто и Евгений Ланген. Им удалось поднять КПД двигателя до 0.15, начав зажигать горючую смесь не в середине движения поршня, а в начале (при этом смесь сжималась перед зажиганием). Двигатель Отто назвали четырехтактным, так как процесс в нем совершался во время четырех ходов поршня. Следует заметить, что цикл Отто сохранился во всех современных бензиновых двигателях и используется практически в каждом автомобиле.
.
Первый газовый двигатель Отто
Недостатком газового двигателя Отто был его большой вес. Для того чтобы поддерживать давление в цилиндре нужны были очень прочные стенки цилиндра и кривошипный механизм, что увеличивало массу двигателя. При 180 оборотах вала в минуту двигатель начинал работать с перебоями. Также для размещения горючего нужен был довольно большой резервуар. Все это сделало двигатель Отто неудобным для использования на транспортных средствах, но он получил широкое распространение на стационарных установках.
www.thingshistory.com
С изохорным подводом теплоты.
Рисунок 4.3. Диаграммы P-V и T – S цикла Отто (карбюраторный ДВС).
Линия 1-2 – процесс адиабатного сжатия рабочего вещества ( смесь паров бензина и воздуха). Характеризуется: ε = V1/V2 = 6÷10. Это связано детонацией топлива
Линия 2-3 –процесс изохорного подвода теплоты, (го-
рение топлива внутри рабочей камеры). Характеризуется: λ = Р3/Р2 ≈ 2.
Линия 3-4 – процесс адиабатного расширения продуктов сгорания ( обратный ход поршня).
Линия 4-1 процесс изохорного отвода тепла.
С изобарным подводом теплоты.
Рисунок 4.4 Цикл Дизеля. ( Диаграммы P-V и T-S).
Линия 1- 2 – процесс адиабатного сжатия рабочего вещества, ( сжатие чистого воздуха). Характеризуется ε = V1/V2 = 13÷18.
Линия 2-3 – процесс изобарного подвода теплоты ( впрыск топлива и горение топлива.
Линия 3-4- процесс адиабатного расширения продуктов сгорания ( обратный ход поршня).
Линия 4-1 – процесс изохорного отвода теплоты, (выпуск продуктов сгорания в атмосферу).
Наиболее экономичным является двигатель внутреннего сгорания ДВС со смешанным подводом теплоты. Он имеет достаточно высокую степень сжатия ( как и цикл Дизеля) и работает на всех видах тяжелого топлива
Недостатки ДВС.
Невозможность постройки агрегата большой мощности.
Невозможность применения любых сортов топлива.
Трудность использования тепла отходящих газов.
Более высокий износ, например, по сравнению с турбинами.
В ДВС может применяться только жидкое и газообразное топливо, не дающее нагара и отложения смолы.
На рисунке (4.5) схема четырехтактного карбюраторного двигателя (внешнее смесеобразование).
Рисунок 4.5. Схема четырёхтактного карбюраторного ДВС.
1.Дроссельная заслонка; 2. Жиклер; 3. Поплавок; 4. Поплавковая камера; 5. Игла; 6. Топливный патрубок; 7. Отверстие в топливной камере; 8. Воздушный патрубок; 9. Воздушная заслонка; 10. Диффузор; 11. Распылитель; 12. Смесительная камера; 13. Впускной клапан; 14. Свеча ; 15. Выпускной клапан; 16. Цилиндр; 17. Поршень. 18. Кривошипно-шатунный механизм
При движении поршня от внутренней мертвой точки М1 к наружной мертвой точке М2 в цилиндр всасывается смесь топлива (пары бензина) с воздухом под атмосферным давлением Р1 (линия е - а).Обратным движением поршня смесь адиабатно сжимается по линии а - b в результате чего повышается температура и давление до Р2,а объем уменьшается до объема камеры сгорания V0. Во внутренней мертвой точке ВМТ производится воспламенение от электроискры. Поскольку подготовленная смесь сгорает, быстро повышается до Р3 линия b - c. Образовавшиеся продукты сгорания расширяются по линии с-а, перемещая в точку НМТ. В точке М2 открывается, выхлопной клапан, через который газы под давлением Р4 вытекают в наружную среду.
Отношение полного объема цилиндра к объему камеры сгорания называются степенью сжатия двигателя e:
;
Полезная работа цикла равна разности подведенного и отведенного тепла: l0 = q1-q2; следовательно, термический К.П.Д. увеличивается с ростом степени сжатия e.
studfiles.net
Двигатель Отто Дизеля. Это не ошибка автора, а передовая разработка General Motor Power Train Europe
© GMPTE
Это не ошибка автора, а передовая разработка General Motor Power Train Europe.
У изобретателя рабочего процесса ДВС с воспламенением от сжатия Рудольфа Дизеля столь же знаменитого, как он сам, родственника или однофамильца по имени Отто не было. Фамилию Николауса Августа Отто, разработчика бензинового двигателя с воспламенением от свечи, хорошо знают на Западе, у нас же ее можно встретить лишь в специальной литературе. Такое ощущение, что «наши люди» считают, будто мотор с принудительным зажиганием изобрел человек по фамилии Бензин.
Но шутки в сторону. Оба рабочих процесса обладают своими достоинствами и недостатками. Для каждого требуется свой вид топлива. Не вдаваясь в подробности, отметим, что дизельный двигатель более эффективен, но заставить его работать на бензине нереально: горение топлива уподобляется взрыву, для использования энергии которого двигатель придется сделать, как минимум, более массивным. А степени сжатия мотора Отто недостаточно, чтобы достичь необходимой для воспламенения температуры воздуха.Но сегодня, когда снижение расхода топлива на 3–5% считается у конструкторов очень приличным результатом, весьма заманчивой кажется идея получить «ниоткуда», просто за счет иной организации работы клапанов и системы зажигания экономию в 15–25% (что подтверждается расчетами). И мотористам General Motors это, похоже, удалось. Разработанный ими процесс «управляемого самовоспламенения» получил название HCCI (Homogenous Charge Compression Ignition — воспламенение гомогенного заряда от сжатия).
Название процесса достаточно точно отражает его суть. Рабочая смесь должна быть соответствующим образом подготовлена: для одновременного воспламенения всего заряда она должна быть абсолютно равномерно «размешанной» (гомогенной), а для экономии топлива — обедненной. Для управления процессом самовоспламенения в цилиндре размещается датчик давления. Для управления самим двигателем предусмотрены возможность регулирования фаз газораспределения и две ступени открытия (подъема) клапанов. Прямой впрыск топлива осуществляется форсункой, расположенной строго по центру камеры сгорания. Только так удается получить равномерный распыл бензина. В значительной мере HCCI базируется на стандартной конструкции серийно выпускаемых двигателей. Основные изменения «собраны» в головке блока цилиндров.
Эксплуатация опытного образца подтвердила работоспособность идеи и продемонстрировала 15-процентное снижение расхода топлива.
Запускается двигатель HCCI как обычный бензиновый и прогревается до рабочей температуры с использованием свечи зажигания. Принудительное воспламенение «включается» и при высокой нагрузке. На установившихся режимах двигатель работает по дизельному циклу. Недостающую теплоту заряд получает за счет рециркуляции отработанных газов: добавляя их в рабочую смесь, конструкторы решили сразу три задачи. Во-первых, снизили токсичность выхлопа, во-вторых, уменьшили расход, а в третьих — подогрели сжатый воздух в цилиндре до температуры воспламенения бензина.
Автомобили с двигателями HCCI уже проходят дорожные испытания. Это Opel, 2.2-литровые двигатели которых приспособлены для работы на бензине «по-дизельному».
Холодный пуск и высокие нагрузки требуют перехода на традиционное зажигание. Стандартные трехходовые каталитические нейтрализаторы сохраняют эффективность очистки отработанных газов в обоих режимах. В дизельном, по версии HCCI, процессе не требуется нейтрализация NOх.
О массовом внедрении HCCI говорить пока рано: процесс отработан для конкретного сорта бензина. В реальной же жизни топливо, продаваемое на различных заправках, отличается по своим физико-химическим свойствам. Так что General Motors предстоит решить еще одну техническую задачу — обучить мотор HCCI «всеядности».
5koleso.ru
«И вместо сердца пламенный мотор»
Сегодня мы поговорим о таком важном моменте, как устройство двигателя автомобиля. Эта деталь по праву считается сердцем любой машины. В настоящее время существует множество различных типов двигателей. Они различаются по ряду принципов работы, используемым типам топлива, объёму, количеству цилиндров и прочим характеристикам.
По типу топлива двигатели внутреннего сгорания делятся на бензиновые и дизельные. Принцип работы двигателя внутреннего сгорания довольно прост и понять его может не только профессиональный автомобилист, но и простые люди. Мы постараемся в общих чертах вам его объяснить.
На рисунке показан классический бензиновый двигатель внутреннего сгорания
В классическом бензиновом двигателе внутреннего сгорания, горючее (бензин), смешиваясь с воздухом, воспламеняется при помощи электрической искры из системы зажигания.
С целью производства энергии, необходимой для движения автомобиля, в камеру сгорания, находящуюся в каждом цилиндре автомобильного двигателя, подаётся необходимое количество смеси горючего и воздуха. После этого, поршень двигает коленвал, который, в свою очередь, передаёт движение на колёса автомобиля.
Современные двигатели внутреннего сгорания работают в четыре такта. Практически вся энергия от сжигания горючего преобразуется в полезную, потому, КПД современных двигателей намного выше, чем у их паровых, угольных и прочих предшественников.
Принцип работы современного двигателя в 4 такта принято называть циклом Отто в честь изобретателя первого двигателя внутреннего сгорания. Николаус Отто запатентовал прототип современных моторов ещё в 1867 году.
Принцип Отто – 4 основных цикла:
Выпускаемые в наше время, двигатели внутреннего сгорания бывают двух основных типов: карбюраторные и инжекторные.
Принцип работы карбюраторного двигателя заключается в том, что приготовление воздушно-топливной смеси происходит внутри карбюратора – специального устройства, соединённого с двигателем. Именно от карбюратора многое зависит, если рассматривать конкретно тюнинг ВАЗ 2106.
Карбюратор работает таким образом, что топливо, которое в него попадает, смешивается с атмосферным воздухом, который постоянно втягивается двигателем.Инжектор работает по иному принципу. Горючее подаётся небольшими порциями под воздушным давлением с помощью особых форсунок. Например, в старых девятках (ВАЗ 2109) работают и до сих пор карбюраторы, а в новых или тюнингованных ВАЗ 2109 уже стоят инжекторы. Прогресс не стоит на месте, как никак:)
Регулировка количество подаваемого бензина, или дизельного топлива происходит, благодаря электронному устройству, передающему на форсунку электроимпульс, который заставляет её открываться в нужный момент.
А вот так выглядит двигатель, который подвергся серьезному тюнингу своими руками, или руками целой команды мастеров.
Помимо этих основных систем, существуют ряд дополнительных, связанных с двигателем. Это системы зажигания, запуска двигателя, выхлопная система, система охлаждения и система смазки.
Дизельный двигатель был изобретён и запатентован в 1897 году. Автором изобретения принято считать Рудольфа Дизеля, в честь которого двигатель получил современное название.
Дизель отличается от классического бензинового двигателя тем, что в нём воздушные массы не смешиваются с горючим, а под давлением подаются в мотор отдельно. В результате сжатия, воздух разогревается до 700 градусов и более, а затем в двигатель подаётся топливо.
При соединении разогретого воздуха с горючим происходит возгорание, которое и порождает энергию, двигающую поршень. В этих двигателях используется дизельное опливо (солярка).
Alex S Октябрь 2nd, 2013
Опубликовано в: Полезные советы и устройство авто
Метки: Советы автомобилистам
avto-all.com
Количество просмотров публикации Четырехтактный двигатель Отто - 92
Сбыт газовых двигателей Ленуара сопровождался мощной рекламой и невероятной газетной шумихой. Известия о перспективной машине дошли до немецкого города Кельна, где в это время жил тридцатилетний продавец Николаус Отто. Узнав из газет о ленуаровском изобретении, он задался целью создать универсальный газовый двигатель, способный повсеместно вытеснить парового собрата. Взвешивая днем в лавке макароны и пряности, Отто обдумывал конструкцию своего двигателя, а по вечерам и ночам он экспериментировал с самодельной паровой машиной. После многочисленных опытов Отто смог усовершенствовать мотор Ленуара так, что его мощность существенно возросла.
Основная идея Отто состояла в том, что перед зажиганием смесь крайне важно подвергать сжатию, а взрыв выгоднее всего производить в крайнем верхнем положении поршня. При этом чтобы сконструировать экономичный двигатель с КПД, достигающим хотя бы 15 процентам, Отто понужнобилось 15 лет. Изготовленный двигатель назвали четырехтактным, так как процесс в нем совершался в течение четырех ходов поршня и, соответственно, двух оборотов коленчатого вала.
Вначале, при движении поршня вниз, смесь воздуха и горючего газа через открытый впускной клапан поступала в цилиндр, происходил первый такт работы двигателя – всасывание. После этого поршень поднимался вверх, впускной клапан закрывался, и смесь не имея выхода наружу сжималась, происходил второй такт – сжатие. Далее смесь воспламенялась от запальной камеры, где постоянно горел газ. Происходило зажигание смеси, и расширяющиеся во время горения газы толкали поршень вниз, совершая механическую работу третьего такта – рабочий ход. После этого поршень вновь поднимался вверх, выталкивая через открывшийся выпускной клапан отработавшие продукты горения наружу. Это был четвертый такт двигателя Отто – выхлоп.
Зажигание горелкой не применяются в современных двигателях, но рабочий цикл двигателя Отто полностью сохранился до наших дней. По четырехтактному циклу работает подавляющее большинство современных автомобильных двигателей.
Рабочий цикл – совокупность процессов, периодически повторяющихся в определенной последовательности.
К недостаткам двигателя Отто относились его тихоходность и большая масса. Увеличение числа оборотов вала до 180 в минуту приводило к перебоям в работе и быстрому износу золотника. Большое давление в цилиндре требовало крепких кривошипного механизма и стенок цилиндра. Для размещения газа нужен был огромный резервуар, так что такой двигатель был еще не пригоден для установки на автомобиле, но стал весьма распространён в стационарных условиях – на заводах и фабриках.
В начале 1864 года Отто при поддержке Ойгена Лангена, члена богатой семьи извлекает материальную выгоду из своего изобретения. Организованная им компания ʼʼОтто и К°ʼʼ в 1867 году продемонстрировала публике ʼʼкельнский моторчикʼʼ, который в жесткой конкурентной борьбе с 14 подобными конструкциями выиграл состязание на экономичность.
1 июля 1877 года немецкому инженеру-изобретателю Николаусу Аугусту Отто был выдан патент на четырехтактный двигатель внутреннего сгорания.
Постепенно небольшая фирма Отто расширялась благодаря возросшему числу заказчиков и финансовой помощи семьи Лангенов. В 1872 году она превращается в ʼʼАкционерное общество газомоторной фабрики Отто-Дейтцʼʼ, в котором вскоре пересеклись судьбы талантливых изобретателей, предопределивших судьбу автомобиля – Николауса Отто, Готтлиба Даймлера и Вильгельма Майбаха. Именно Даймлер и Майбах, приглашенные работать к Отто, а впоследствии основавшие собственную фирму, внесли наибольший вклад в создание компактного двигателя внутреннего сгорания, работающего на жидком топливе и пригодного для применения на транспорте.
26 января 1891 года в городе Кельне (Германия) скончался ʼʼотецʼʼ двигателя внутреннего сгорания – немецкий инженер и изобретатель Николаус Август Отто. Его здоровье было подорвано бесконечными судебными процессами по обвинению в плагиате и клеветой со стороны конкурентов.
referatwork.ru
Николаус Август Отто был германским изобретателем, который в 1876 году создал первый четырехтактный двигатель внутреннего сгорания, прототип сотен миллионов двигателей, построенных с тех пор.
Двигатель внутреннего сгорания — многосторонний аппарат: он используется для моторных лодок и мотоциклов; у него много применений в промышленности; и он был жизненно необходимым элементом при изобретении аэроплана. (До полета первого реактивного самолета в 1939 году фактически все летательные аппараты были оснащены двигателями внутреннего сгорания, работавшими по принципу Отто.) Но гораздо более важным применением двигателя внутреннего сгорания является его использование для приведения в движение автомобилей.
Предпринималось множество попыток сконструировать автомобиль до того, как Отто создал свой двигатель. Некоторые изобретатели, такие как Зигфрид Маркус (в 1875 году), Этьен Ленуар (в 1862 году) и Николас Джозеф Канно (около 1769 года) даже добивались успеха и изготавливали модели, которые ехали. Но из-за отсутствия приемлемого типа двигателя — такого, который мог бы соединить в себе низкий вес и большую мощность — ни одна из этих моделей не нашла практического применения. В течение пятнадцати лет после изобретения Отто четырехтактного двигателя два изобретателя, Карл Бенц и Готлиб Дзймлер, независимо друг о г друга сконструировали практичные, годные для продажи автомобили. С тех пор использовались различные другие типы двигателей, и вполне возможно, что в будущем машины на паровой тяге или на электрических батареях в конечном счете докажут свое превосходство. Но из сотни миллионов автомобилей, изготовленных в нашем веке, 99 процентов оснащены четырехтактным двигателем внутреннего сгорания. (Дизельный двигатель, искусная форма двигателя внутреннего сгорания, который применяется на многих грузовиках, автобусах и кораблях, использует четырехтактный цикл, в основе своей похожий на цикл Отто, но топливо впрыскивается на другой стадии.)
Огромное значение научных изобретений (с важными исключениями в виде оружия и взрывчатых веществ) в основном оценивается с точки зрения выгоды для человечества Вряд ли кто-нибудь предположит, что мы, например, откажемся от холодильников, пенициллина или ограничим их применение. Недостатки широкого применения личных автомобилей, однако, очевидны. Они создают шум, являются причиной загрязнения воздуха, потребляют и без того скудные запасы топлива, каждый год из-за них человечество несет потери погибшими и ранеными людьми.
Вполне понятно, что мы никогда бы не задумывались над созданием автомобиля, если бы он не предоставлял нам столько преимуществ. Личный автомобиль — гораздо более гибкое средство передвижения, чем общественный транспорт. В отличие от поездов или метро, например, личный автомобиль поедет куда вы пожелаете, отвезет вас куда вы хотите и обеспечит удобное обслуживание Он быстр, комфортабелен, легко перевозит багаж. Обеспечив нас беспрецедентной степенью выбора, где нам жить и как проводить время, автомобиль значительно увеличил личную свободу. Стоят ли все эти преимущества той цены, которую автомобиль взимает с общества, — вопрос спорный, но никто не станет возражать, что он дал главный толчок нашей цивилизации. В одних Соединенных Штатах более 180 миллионов автомобилей. Вместе они проезжают примерно три триллиона миль в год — больше, чем общее расстояние перемещений пешком, на самолетах, на поездах и всеми другими видами транспорта. Чтобы пользоваться автомобилем, мы застроили акры земли парковочными площадками и провели бесконечные мили шоссе, приспосабливая к этому весь ландшафт. В ответ он обеспечивает нас мобильностью, о которой предыдущие поколения не могли и мечтать. Большинство владельцев машин ныне имеют гораздо большую степень активности и возможностей, чем это было бы без автомобиля. Он расширяет наш выбор, где нам работать и где жить. Благодаря автомобилю огромные возможности, которые раньше были только у городских жителей, теперь предоставлены и тем, кто живет в пригороде. (Возможно, это является главной причиной роста пригородов в последние десятилетия и сопутствующего уменьшения населения в центре городов в Соединенных Штатах.)
Николаус Август Отто родился в 1832 году в городе Хольцхаузен в Германии. Его отец умер, когда Отто был еще ребенком. Будущий изобретатель хорошо учился, но в шестнадцать лет бросил высшую школу, чтобы найти работу и получить опыт в бизнесе. Некоторое время он работал в бакалейной лавке в маленьком городке, позже стал клерком во Франкфурте, а потом коммивояжером.
Двигатель Отто использовался пионерами автостроения Готлибом Даймлером и Карлом Бенцом. Первый автомобиль Роял Даймлер имел мощность 6 лошадиных сил и был поставлен принцу Уэльскому.
Около 1860 года Отто услышал о газовом двигателе, недавно изобретенном Этьеном Ленуаром (1822–1900), первом рабочем двигателе внутреннего сгорания, и понял, что это изобретение имело бы гораздо большее применение, если бы могло работать на жидком топливе, поскольку в этом случае его не надо было бы прикреплять к газовым выходом. Вскоре Отто спроектировал карбюратор Но ему отказали в регистрации патента, так как похожие аппараты уже были изобретены. Отто не разочаровался и с еще большими усилиями взялся за усовершенствование двигателя Ленуара. Уже в 1861 году он натолкнулся на идею принципиально нового типа двигателя, работающего в четырехтактном цикле (в отличие от примитивного двигателя Ленуара, который работал в двухтактном цикле). В январе 1862 года Отто изготовил рабочую модель своего четырехтактного двигателя, но столкнулся с трудностями — особенно с зажиганием — при производстве самого двигателя и отложил эту идею в сторону. Вместо нее он занялся «атмосферным двигателем», улучшенной моделью двухтактного двигателя, который работал на газе. Отто запатентовал свою разработку в 1863 году и вскоре нашел себе партнера Еугена Лангена, который стал его финансировать. Они построили маленькую фабрику и продолжали совершенствовать двигатель. В 1867 году их двухтактный двигатель получил золотую медаль на парижской Всемирной ярмарке. Потом торговля оживилась, и прибыли компании возросли.
В 1872 году партнеры наняли Готлиба Даймлера, великолепного инженера с опытом в управлении производством, помочь в изготовлении их двигателя. Хотя прибыль от продажи двухтактного двигателя была неплохой, Отто не мог выпустить из головы задуманный им изначально четырехтактный. Он был убежден, что четырехтактный двигатель, сжимающий смесь топлива и воздуха перед воспламенением, может оказаться гораздо более эффективным, чем любая модификация двухтактного двигателя Ленуара. В начале 1876 года Отто наконец спроектировал улучшенную систему зажигания и с ней смог создать практически применимый четырехтактный двигатель Первая такая модель была изготовлена в мае 1876 года, а патент был получен на следующий год. Превосходные характеристики и эффективность четырехтактного двигателя были очевидны, и он добился немедленного коммерческого успеха. За следующие десять лет было продано более 30 000 штук, а все версии двигателя Ленуара вышли из применения. Германский патент Отто на его четырехтактный двигатель в 1886 году обернулся судебным процессом. Выяснилось, что француз Альфонс Бо де Роша придумал в основном похожий аппарат в 1862 году и запатентовал его. (Но не стоит однако думать о Бо де Роша как о влиятельной фигуре. Его изобретение никогда не продавалось, и он не изготовил ни одной модели. Отто не перенимал у него никаких идей.) Несмотря на потерю ценного патента, фирма Отто продолжала делать деньги. Умер изобретатель в 1891 году состоятельным человеком.
В 1882 году Готлиб Даймлер покинул фирму. Он намеревался приспособить двигатель Отто для использования на автомобиле. К 1883 году Даймлер разработал улучшенную систему зажигания (но не ту, которой мы пользуемся в наше время), которая позволила двигателю работать при 700–900 оборотах в минуту. (Высшая скорость моделей Отто составляла 180–200 оборотов в минуту.) Более того, Даймлер приложил усилия, чтобы изготовить очень легкий двигатель. В 1885 году он укрепил один из них на велосипеде, сконструировав, таким образом, первый мотоцикл. На следующий год Даймлер создал свой первый четырехколесный автомобиль. Но выяснилось, что Карл Бенц обогнал его. Карл Бенц изготовил свой первый автомобиль — трехколесный, но, несомненно, автомобиль — всего на несколько месяцев раньше. Его машина, как и машина Даймлера, двигалась при помощи разновидности четырехтактного двигателя Отто. Двигатель Бенца работал на 400 оборотах в минуту, но этого было достаточно, чтобы сделать автомобиль применимым практически. Изобретатель постоянно совершенствовал свое детище и в течение нескольких лет стал успешно продавать его. Готлиб Даймлер начал продавать свои машины гораздо позже, но тоже успешно. (В конце концов Бенц и Даймлер все-таки объединились. Знаменитый автомобиль «мерседес-бенц» производится на предприятии, прародителем которого была их фирма.)
Необходимо упомянуть еще одну фигуру, сыгравшую роль в развитии автомобилестроения: американского изобретателя и промышленника Генри Форда, который первым наладил массовое производство недорогих автомобилей. Двигатель внутреннего сгорания и автомобиль были изобретениями потрясающей важности, и если бы только одному человеку принадлежала исключительная заслуга в этом, его стоило бы поставить чуть ли не на первое место в нашем списке. Главную заслугу в этих изобретениях нужно, однако, разделить между несколькими людьми: Ленуаром, Отто, Даймлером, Бенцем и Фордом. Из всех этих людей Отто сделал самый значительный вклад. Двигатель Ленуара по сути своей не был ни достаточно мощным, ни достаточно эффективным, чтобы приводить автомобиль в движение. Двигатель же Отто обеспечивал необходимые параметры. До 1876 года, когда Отто изобрел свой двигатель, применение применимых на практике автомобилей было почти невозможным. После 1876 года оно стало фактически неизбежным. Следовательно, Николаус Август Отто является одним из истинных создателей современного мира.
Пожалуйста оцените материал:
www.dmitrysmor.ru
