История развития двигателей внутреннего сгорания

ДВС
Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) – тепловой двигатель, в котором химическая энергия топлива, сгорающего в рабочей полости, преобразуется в механическую работу.

Внутренней энергией обладают все тела – земля, камни, облака. Однако извлечь их внутреннюю энергию довольно трудно, а порой и невозможно.
Наиболее легко на нужды человека может быть использована внутренняя энергия лишь некоторых, образно говоря, "горючих" и "горячих" тел.
К ним относятся: нефть, уголь, горячие источники вблизи вулканов, теплые морские течения и т.п. Применение двигателей внутреннего сгорания чрезвычайно разнообразно: они приводят в движение
самолеты, теплоходы, автомобили, тракторы, тепловозы. Мощные двигатели внутреннего сгорания устанавливают на речных и морских судах.

По роду топлива двигатели внутреннего сгорания разделяются на двигатели жидкого топлива и газовые.
По способу заполнения цилиндра свежим зарядом - на 4-тактные и 2-тактные.
По способу приготовления горючей смеси из топлива и воздуха - на двигатели с внешним и внутренним смесеобразованием.
Мощность, экономичность и другие характеристики двигателей постоянно улучшаются, но основной принцип действия остаётся неизменным.
В двигателе внутреннего сгорания топливо сгорает внутри цилиндров и тепловая энергия, выделяющаяся при этом, преобразуется в механическую работу.

История развития ДВС

Создали двигатель внутреннего сгорания в середине 19 века, когда на транспорте безраздельно царствовала паровая машина. В то время для освещения улиц стали применять светильный газ. Свойство нового топлива натолкнула изобретателей на мысль, что поршень в цилиндре может перемещать не пар, а газовая смесь.

Первый двигатель, изобрёл в 1860 году французский механик Этьен Ленуар (1822-1900). Рабочим топливом в его двигателе служила смесь светильного газа (горючие газы в основном метан и водород) и воздуха. Конструкция имела все основные черты будущих автомобильных двигателей: две свечи зажигания, цилиндром с поршнем двустороннего действия, двухтактный рабочий цикл. Её коэффициент полезного действия составлял всего 4 % т.е. лишь 4% теплоты сгоревшего газа тратилось на полезную работу, а остальные 96% уходили с отработанными газами.

Двигатель Ленуара
Жан Жозеф Этьен Ленуар

2-х тактный двигатель
В этом двигателе рабочий ход происходит в два раза чаще.
1 такт впуск и сжатие
2 такт рабочий ход и выпуск
Двигатели такого типа применяются на скутерах, моторных лодках, мотоциклах

Французский инженер Альфонс Бо Де Роша (1815-1891) предложил идею четырёхтактного двигателя. Однако осуществить свою идею не сумел. Такой двигатель создал в 1878 г. Николаус Август Отто (1832-1891). Над его конструкцией изобретатель напряженно трудился и добился более высокого КПД, чем у существовавших тогда паровых машин.

4-тактный двигатель Отто
Николаус Август Отто

4-х тактный двигатель
Схема работы четырехтактного двигателя, цикл Отто
1. впуск
2. сжатие
3. рабочий ход
4. выпуск
Двигатели такого типа применяются в машиностроении.

Карбюраторный двигатель
Этот двигатель – одна из разновидностей двигателей внутреннего сгорания. Сгорание топлива происходит внутри двигателя и существенной его деталью является карбюратор – устройство для смешивания бензина с воздухом в нужных пропорциях. Создателем этого двигателя был Готлиб Даймлер.
В течение нескольких лет Даймлеру пришлось заниматься усовершенствованием двигателя. В поисках более эффективных, чем светильный газ, автомобильного топлива Готлиб Даймлер совершив 1881году поездку на юг России, где ознакомился с процессами переработки нефти. Один из её продуктов, лёгкий бензин, оказался как раз таким источником энергии, который искал изобретатель: бензин хорошо испаряется, быстро и полностью сгорает, удобен для транспортировки.
В 1886году Даймлер предложил конструкцию двигателя, который мог работать и на газе, и на бензине; все последующие автомобильные двигатели Даймлера были рассчитаны только на жидкое топливо.

Карбюраторный двигатель
Готлиб Вильгельм Даймлер

Первый вариант инжекторного двигателя появился в конце 1970-х годов.
В этой системе датчик кислорода в выпускном коллекторе определяет полноту сгорания, а электронная схема устанавливает оптимальное соотношение топливо/воздух. В топливной системе с обратной связью состав топливно-воздушной смеси контролируется и регулируется несколько раз в секунду. Эта система очень похожа на систему карбюраторного двигателя.

Первый инжекторный двигатель
Современный инжекторный двигатель

Основные типы двигателей
Поршневой ДВС
Двигатели такого типа устанавливаются на автомобилях разного класса, морских и речных судах.

Основные типы двигателей
Роторный ДВС
Двигатели этого типа устанавливаются на автомобилях различного типа.

Основные типы двигателей
Газотурбинный ДВС
Двигатели такого типа устанавливаются на вертолетах, самолетах и другой военной технике.

Основные этапы развития ДВС
1860 год Э.Ленуар первый ДВС;
1878 год Н. Отто первый 4х тактный двигатель;
1886 год В.Даймлер первый карбюраторный двигатель;
70-е годы 20 века создание инжекторного двигателя.