Цікаві факти про двигуни. Все про двигуни внутрішнього згоряння та особливості їх роботи. Паровий поршневий двигун

Вічний двигун (або Perpetuum mobile) - уявна машина, яка, будучи одноразово наведеної в рух, сама по собі утримується в цьому стані як завгодно довго, здійснюючи при цьому корисну роботу (ККД більше 100%). Протягом всієї історії кращі уми людства намагаються згенерувати такий пристрій однак в навіть на початку 21 століття вічний двигун - це всього лише науковий проект.

Початок історії інтересу до поняття вічний двигун можна просдедіть вже в грецькій філософії. Стародавні греки були буквально зачаровані кругом і вважали, що по кругових траєкторіях рухаються як небесні тіла так і людські душі. Однак небесні тіла рухаються по ідеальним колах і тому рух їх вічно, а людина не здатна «простежити початок і кінець своєї дороги» і тим самим засуджений на смерть. Про небесних тілах, рух яких було б дійсно круговим, Аристотель (384 - 322 до н.е., найбільший філософ античної Греції, учень Платона, вихователь Олександра Македонського) говорив, що вони не можуть бути ні важкими, ні легкими, так як ці тіла «не здатні наближатися до центру або віддалятися від нього природним або вимушеним чином». Цей висновок призвело філософа до головного висновку, що рух космосу - це міра всіх інших рухів, так як воно одне є постійним, незмінним, вічним.

Августин Блаженний Аврелій (354 - 430) християнський теолог і церковний діяч також описував у своїх працях незвичайну лампу в храмі Венери, що випускає вічний світ. Полум'я її було потужним і сильним і його не могли загасити дощ і вітер, незважаючи на те, що лампу цю ніколи не заправляли олією. Цей пристрій за описом можна також вважати свого роду вічним двигуном, так як дія - вічний світ - мало необмеженими в часі постійними характеристиками. У летапісях також є інформацію про те, що в 1345 року на могилі дочки Цицерона (відомого давньоримського імператора, філософа) Туллій був знайдений схожий світильник і дегенди стверджують, що він випускав світло без перерви близько півтори тисячі років.

Однак саме перша згадка про вічний двигун датується приблизно 1150 р .. Індійський поет, математик і астроном Бхаскара описує у своєму вірші незвичайне колесо з прикріпленими навскоси по обіду довгими, вузькими судинами, наполовину заповненими ртуттю. Вчений обґрунтовує принцип дії пристрою на відмінності відмінності моментів сил тяжіння, створюваних рідиною, що переміщуються в судинах, поміщених на окружності колеса.

Вже приблизно з 1200 р проекти вічних двигунів з'являються в арабських летапісях. Незважаючи на те, що арабські інженери використовували власні комбінаціями основних конструктивних елементів, головною частиною їх пристроїв залишалося велике колесо, що оберталося навколо горизонтальній осі і принцип дії був схожий з роботою індійського вченого.

У Європі перші креслення вічних двигунів з'являються одночасно з введенням в обіг арабських (за своїм походженням індійських) цифр, тобто на початку XIII століття. Першим європейським автором ідеї вічного двигуна вважається середньовічний французький архітектор та інженер Війяр д "Оннекура, відомий як будівельник кафедральних соборів і творець цілої низки цікавих машин і механізмів. Незважаючи на те, що за принципом дії машина Війяра схожа із схемами, запропонованими арабськими вченими раніше, відмінність полягає в тому, що замість судин зі ртуттю або зчленованих дерев'яних важелів Війяр розміщує по периметру свого колеса 7 невеликих молоточків. Як будівельник соборів, він не міг не відзначити на їх вежах конструкцію з барабанів з прикріпленими до них молоточками, яка поступово заміняла в Європі дзвони. Саме принцип дії таких молоточків і коливання барабанів при відкиданні вантажів навели Війяра на думку про використання аналогічних залізних молоточків, встановивши їх по колу колеса свого вічного двигуна.

Французький вчений П'єр де Марікура, який займався в той час дослідами з магнетизмом і дослідженням властивостей магнітів, через чверть століття після появи проекту Війяра, запропонував іншу схему вічного двигуна, засновану на використанні той час практично не відомих магнітних сил. Принципова схема його вічного двигуна нагадувала радше схему вічного космічного руху. Виникнення магнітних сил П'єр де Марікура пояснював божественним втручанням і тому джерелами цих сил вважав «небесні полюси». Однак він не заперечував тієї обставини, що магнітні сили завжди проявляють себе там, де поблизу є магнітний залізняк, тому цей взаємозв'язок П'єр де Марікура пояснював тим, що даний мінерал управляється таємними небесними силами і втілює в собі всі ті містичні сили і можливості, які допомагають йому здійснювати в наших земних умовах безперервне круговий рух.

Знамениті інженери епохи возражденія, серед яких були знамениті Маріано ді Жакопо, Франческо ді Мартіні і Леонардо да Вінчі, також проявляли інтерес до проблеми вічного двигуна, однак не один проект не був підтверджений на практиці. У 17 столітті якийсь Йоганн Ернст Еліас Бесслер стверджував, що винайшов вічний двигун і готовий продати ідею за 2 000 000 талерів. Свої слова він підтверджував публічними демонстраціями працюючих прототипів. Сама вражаюча демонстрація винаходу Бесслер сталася 17 листопада 1717 року. Вічний двигун з діаметром вала більше 3,5 м був приведений в дію. В цей же день кімната, в якій він перебував, була замкнена, і відкрили її тільки 4 січня 1718 року. Двигун все ще працював: колесо крутилося з тією ж швидкістю, що і півтора місяці тому. Репутацію винахідника підмочила служниця, заявивши, щоб учений обманює обивателів. після цього скандалу інтерес до винаходів Бесслер втратили абсолютно все і вчений помер у злиднях, але все креслення і прототипи він перед цим знищив. На даний момент принципи дії двигунів Бесслер точно не відомі.

І в 1775 р Паризька академія наук - найвищий в ту пору науковий трибунал Західної Європи - виступила проти безпідставної віри в можливість створення вічного двигуна і прийняла рішення не розглядати більше заявки на патентування даного пристрою.

Таким чином, не дивлячись на появу все нових і нових неймовірних, але не підтверджуючого себе в реальному житті, проектів вічного двигуна, він поки залишається в людських уявленнях лише безплідною ідеєю і свідченням як марних зусиль численних вчених і інженерів різних епох, так і їх неймовірною винахідливості ...

Вічний двигун (або Perpetuum mobile) - уявна машина, яка, будучи одноразово наведеної в рух, сама по собі утримується в цьому стані як завгодно довго, здійснюючи при цьому корисну роботу (ККД більше 100%). Протягом всієї історії кращі уми людства намагаються згенерувати такий пристрій однак в навіть на початку 21 століття вічний двигун - це всього лише науковий проект.

Початок історії інтересу до поняття вічний двигун можна просдедіть вже в грецькій філософії. Стародавні греки були буквально зачаровані кругом і вважали, що по кругових траєкторіях рухаються як небесні тіла так і людські душі. Однак небесні тіла рухаються по ідеальним колах і тому рух їх вічно, а людина не здатна «простежити початок і кінець своєї дороги» і тим самим засуджений на смерть. Про небесних тілах, рух яких було б дійсно круговим, Аристотель (384 - 322 до н.е., найбільший філософ античної Греції, учень Платона, вихователь Олександра Македонського) говорив, що вони не можуть бути ні важкими, ні легкими, так як ці тіла «не здатні наближатися до центру або віддалятися від нього природним або вимушеним чином». Цей висновок призвело філософа до головного висновку, що рух космосу - це міра всіх інших рухів, так як воно одне є постійним, незмінним, вічним.

Августин Блаженний Аврелій (354 - 430) християнський теолог і церковний діяч також описував у своїх працях незвичайну лампу в храмі Венери, що випускає вічний світ. Полум'я її було потужним і сильним і його не могли загасити дощ і вітер, незважаючи на те, що лампу цю ніколи не заправляли олією. Цей пристрій за описом можна також вважати свого роду вічним двигуном, так як дія - вічний світ - мало необмеженими в часі постійними характеристиками. У летапісях також є інформацію про те, що в 1345 року на могилі дочки Цицерона (відомого давньоримського імператора, філософа) Туллій був знайдений схожий світильник і дегенди стверджують, що він випускав світло без перерви близько півтори тисячі років.

Однак саме перша згадка про вічний двигун датується приблизно 1150 р .. Індійський поет, математик і астроном Бхаскара описує у своєму вірші незвичайне колесо з прикріпленими навскоси по обіду довгими, вузькими судинами, наполовину заповненими ртуттю. Вчений обґрунтовує принцип дії пристрою на відмінності відмінності моментів сил тяжіння, створюваних рідиною, що переміщуються в судинах, поміщених на окружності колеса.

Вже приблизно з 1200 р проекти вічних двигунів з'являються в арабських летапісях. Незважаючи на те, що арабські інженери використовували власні комбінаціями основних конструктивних елементів, головною частиною їх пристроїв залишалося велике колесо, що оберталося навколо горизонтальній осі і принцип дії був схожий з роботою індійського вченого.

У Європі перші креслення вічних двигунів з'являються одночасно з введенням в обіг арабських (за своїм походженням індійських) цифр, тобто на початку XIII століття. Першим європейським автором ідеї вічного двигуна вважається середньовічний французький архітектор та інженер Війяр д "Оннекура, відомий як будівельник кафедральних соборів і творець цілої низки цікавих машин і механізмів. Незважаючи на те, що за принципом дії машина Війяра схожа із схемами, запропонованими арабськими вченими раніше, відмінність полягає в тому, що замість судин зі ртуттю або зчленованих дерев'яних важелів Війяр розміщує по периметру свого колеса 7 невеликих молоточків. Як будівельник соборів, він не міг не відзначити на їх вежах конструкцію з барабанів з прикріпленими до них молоточками, яка поступово заміняла в Європі дзвони. Саме принцип дії таких молоточків і коливання барабанів при відкиданні вантажів навели Війяра на думку про використання аналогічних залізних молоточків, встановивши їх по колу колеса свого вічного двигуна.

Французький вчений П'єр де Марікура, який займався в той час дослідами з магнетизмом і дослідженням властивостей магнітів, через чверть століття після появи проекту Війяра, запропонував іншу схему вічного двигуна, засновану на використанні той час практично не відомих магнітних сил. Принципова схема його вічного двигуна нагадувала радше схему вічного космічного руху. Виникнення магнітних сил П'єр де Марікура пояснював божественним втручанням і тому джерелами цих сил вважав «небесні полюси». Однак він не заперечував тієї обставини, що магнітні сили завжди проявляють себе там, де поблизу є магнітний залізняк, тому цей взаємозв'язок П'єр де Марікура пояснював тим, що даний мінерал управляється таємними небесними силами і втілює в собі всі ті містичні сили і можливості, які допомагають йому здійснювати в наших земних умовах безперервне круговий рух.

Знамениті інженери епохи возражденія, серед яких були знамениті Маріано ді Жакопо, Франческо ді Мартіні і Леонардо да Вінчі, також проявляли інтерес до проблеми вічного двигуна, однак не один проект не був підтверджений на практиці. У 17 столітті якийсь Йоганн Ернст Еліас Бесслер стверджував, що винайшов вічний двигун і готовий продати ідею за 2 000 000 талерів. Свої слова він підтверджував публічними демонстраціями працюючих прототипів. Сама вражаюча демонстрація винаходу Бесслер сталася 17 листопада 1717 року. Вічний двигун з діаметром вала більше 3,5 м був приведений в дію. В цей же день кімната, в якій він перебував, була замкнена, і відкрили її тільки 4 січня 1718 року. Двигун все ще працював: колесо крутилося з тією ж швидкістю, що і півтора місяці тому. Репутацію винахідника підмочила служниця, заявивши, щоб учений обманює обивателів. після цього скандалу інтерес до винаходів Бесслер втратили абсолютно все і вчений помер у злиднях, але все креслення і прототипи він перед цим знищив. На даний момент принципи дії двигунів Бесслер точно не відомі.

І в 1775 р Паризька академія наук - найвищий в ту пору науковий трибунал Західної Європи - виступила проти безпідставної віри в можливість створення вічного двигуна і прийняла рішення не розглядати більше заявки на патентування даного пристрою.

Таким чином, не дивлячись на появу все нових і нових неймовірних, але не підтверджуючого себе в реальному житті, проектів вічного двигуна, він поки залишається в людських уявленнях лише безплідною ідеєю і свідченням як марних зусиль численних вчених і інженерів різних епох, так і їх неймовірною винахідливості ...

Сядьте в човен з вантажем у вигляді великого каменю, візьміть камінь, з силою відкиньте його від корми, - і човен попливе вперед. Це і буде найпростіша модель принципу роботи ракетного двигуна. Засіб пересування, на якому він встановлений, містить в собі і джерело енергії, і робоче тіло.

Ракетний двигун працює до тих пір, поки в його камеру згоряння надходить робоче тіло - паливо. Якщо воно рідке, то складається з двох частин: пального (добре палаючого) і окислювача (підвищує температуру горіння). Чим більше температура, тим сильніше вириваються гази з сопла, тим більше сила, яка збільшує швидкість ракети.

Паливо буває і твердим. Тоді воно запресовується в ємність всередині корпусу ракети, що служить одночасно і камерою згоряння. Твердопаливні двигуни простіше, надійніше, дешевше, легше транспортуються, довше зберігаються. Але енергетично вони слабкіше, ніж рідинні.

З що застосовуються в даний час рідких ракетних палив найбільшу енергетику дає пара «водень + кисень». Мінус: щоб зберігати компоненти в рідкому вигляді, потрібні потужні низькотемпературні установки. Плюс: при згорянні цього палива утворюється водяна пара, так що воднево-кисневі двигуни екологічно чисті. Могутніше них теоретично тільки двигуни з фтором як окислювач, але фтор - речовина вкрай агресивне.

На парі «водень + кисень» працювали найпотужніші ракетні двигуни: РД-170 (СРСР) для ракети «Енергія» і F-1 (США) для ракети «Сатурн-5». Три маршових рідинних двигуна системи «Спейс Шаттл» також працювали на водні та кисні, але їх тяги все одно не вистачало, щоб відірвати надважкий носій від землі, - довелося для розгону використовувати твердопаливні прискорювачі.

Менше з енергетики, але простіше в зберіганні та використанні паливна пара «гас + кисень». Двигуни на цьому паливі вивели на орбіту перший супутник, відправили в політ Юрія Гагаріна. До цього дня, практично без змін, вони продовжують доставляти на Міжнародну космічну станцію пілотовані «Союзи ТМА» з екіпажами і автоматичні «Прогресси М» з паливом і вантажами.

Паливну пару «несиметричний диметилгидразин + азотний тетраоксид» можна зберігати при звичайній температурі, а при змішуванні вона сама запалюється. Але це паливо, що носить ім'я гептил, дуже отруйна. Вже яке десятиліття воно застосовується на російських ракетах серії «Протон», одних із самих надійних. Проте, кожна аварія, що супроводжується викидом гептилу, перетворюється на головний біль для ракетників.

Ракетні двигуни єдині з існуючих допомогли людству спочатку подолати тяжіння Землі, потім відправити автоматичні зонди до планет Сонячної системи, а чотири з них - і геть від Сонця, в міжзоряний плавання.

Існують ще ядерні, електричні та плазмові ракетні двигуни, але вони або не вийшли зі стадії проектування, або тільки починають освоюватися, або непридатні при зльоті та посадці. У другому десятилітті XXI століття переважна більшість ракетних двигунів - хімічні. І межа їх досконалості практично досягнуто.

Теоретично описані ще фотонні двигуни, що використовують енергію закінчення квантів світла. Але поки що немає навіть натяків на створення матеріалів, здатних витримати зоряну температуру анігіляції. А експедиція до найближчої зірки на фотонному зорельоті повернеться додому не раніше ніж через десять років. Потрібні двигуни на іншому принципі, ніж реактивна тяга ...

Розробка першого двигуна внутрішнього згоряння тривала майже два століття, поки автомобілісти зможуть дізнатися прототипи сучасних моторів. Все починалося з газу, а не з бензину. У число людей, які доклали свою руку до історії створення, є - Отто, Бенц, Майбах, Форд та інші. Але, останні наукові відкриття перевернули весь автомир, оскільки батьком першого прототипу вважався зовсім не та людина.

Леонардо і тут руку доклав

До 2016 року засновником першого двигуна внутрішнього згоряння вважався Франсуа Ісаак де Ріваз. Але, історична знахідка, зроблена англійськими вченими, перевернула весь світ. При розкопках поблизу одного з французьких монастирів, були знайдені креслення, які належали Леонардо да Вінчі. Серед них був креслення двигуна внутрішнього згоряння.

Звичайно, якщо дивитися на перші двигуни, які створювали Отто і Даймлер, то можна знайти конструктивні подібності, а ось з сучасними силовими агрегатами їх уже немає.

Легендарний да Вінчі випередив свій час майже на 500 років, але оскільки був скутий технологіями свого часу, а також фінансовими можливостями, так і не зміг сконструювати мотор.

Детально вивчивши креслення, сучасні історики, інженери і автоконструктори зі світовим ім'ям, прийшли до висновку, що даний силовий агрегат міг працювати і досить продуктивно. Так, компанія Форд зайнялася розробкою прототипу двигуна внутрішнього згоряння, грунтуючись на кресленнях да Вінчі. Але, експеримент вдався тільки наполовину. Двигун завести не вдалося.

Але, деякі сучасні доробки дозволили, все-таки дати життя силовому агрегату. Він так і залишився експериментальним зразком, але дещо компанія Форд, все-таки почерпнула для себе - це розмір камер згоряння для легкових автомобілів В-класу, який становить 83,7 мм. Як виявилося - це ідеальний розмір для згоряння повітряно-паливної суміші для такого класу моторів.

Інженерія і теорія

Згідно з історичними фактами, в XVII столітті голландський учений і фізик Крістіан Хагенс розробив перший теоретичний двигун внутрішнього згоряння на пороховій основі. Але, як і Леонардо був скутий технологіями свого часу і втілити свою мрію в реальність так і не зміг.

Франція. 19 століття. Починається епоха масових механізації та індустріалізації. У цей час, як раз і можна створити, щось неймовірне. Перший, хто зумів зібрати двигун внутрішнього згоряння, був француз Нисефор Ньєпс, який він назвав - Піреолофор. Він працював з братом Клодом, і вони разом до створення ДВС презентували кілька механізмів, які не знайшли своїх замовників.

У 1806 році в національній французької академії пройшла презентація першого мотора. Він працював на вугільного пилу і мав ряд конструктивних недоробок. Незважаючи на всі недоліки, мотор отримав позитивні відгуки та рекомендації. Внаслідок цього брати Ньєпс отримали фінансову допомогу і інвестора.

Перший двигун продовжував розвиватися. Більш досконалий прототип був встановлений на човни і невеликі кораблі. Але, Клоду і Нісефору цього було мало, вони хотіли здивувати весь світ, тому вивчали різні точні науки, щоб удосконалювати свій силовий агрегат.

Так, їх старання увінчалися успіхами, і в 1815 році Нисефор знаходить праці хіміка Лавуазьє, який пише, що «летючі масла», які є частиною нафтопродуктів, при взаємодії з воздухов можуть вибухати.

1817 рік. Клод їде в Англію, з метою отримання нового патенту на двигун, так як у Франції термін дії добігав кінця. На цьому етапі брати розлучаються. Клод починає працювати над мотором самостійно, не повідомивши про це брата, і вимагає з нього грошей.

Розробки Клода знайшли підтвердження тільки в теорії. Винайдений двигун не знайшов широкого виробництва, тому став частиною інженерної історії Франції, а Ньепса увічнили пам'ятником.

Син відомого фізика і винахідник Саді Карно видав трактат, який зробив його легендою автомобілебудівної індустрії і робить його знаменитим на весь світ. Робота налічувала 200 примірників і називалася «Роздуми про рушійну силу вогню і про машини, здатні розвивати цю силу» видана в 1824 році. Саме з цього моменту починається історія термодинаміки.

1858 рік. Бельгійський учений і інженер Жан Жосеф Етьєн Ленуара збирає двотактний двигун. Відмінними елементами було те, що він мав карбюратор і першу систему запалювання. Паливом служив кам'яновугільний газ. Але, перший прототип працював всього кілька секунд, а потім назавжди вийшов зі строю.

Сталося це тому, що мотор не мав систем змащення і охолодження. При цій невдачі Ленуар не здався і продовжив роботу над прототипом і вже в 1863 році мотор, встановлений на 3-х колісний прототип автомобіля, проїхав історичні перші 50 миль.

Всі ці розробки поклали початок ері автомобілебудування. Перші двигуни внутрішнього згоряння продовжували розроблятися, і їх творці увічнили свої імена в історії. Серед таких були - австрійський інженер Зігфрід Маркус, Джордж Брайтон і інші.

Кермо приймають легендарні німці

У 1876 році естафету починають приймати німецькі розробники, чиї імена в наші дні гримлять голосно. Перший, кого слід зазначити, став Ніколас Отто і його легендарний «цикл Отто». Він перший розробив і сконструював прототип двигун на 4-х циліндрах. Після цього вже в 1877 році він патентує новий двигун, який лежить в основі більшості сучасних моторів і літаків початку 20 століття.

Ще одне ім'я в історії автомобілебудування, яке багато хто знає і сьогодні - Готліб Даймлер. Він зі своїм другом і братом по інженерії Вільгельмом Майбахом розробили мотор на газовій основі.

1886 рік став переломним, оскільки саме Даймлер і Майбах створили перший автомобіль з двигуном внутрішнього згоряння. Силовий агрегат отримав назву «Reitwagen». Цей движок раніше встановлювався на двоколісні транспортні засоби. Майбах розробив перший карбюратор з жиклерами, який також експлуатувався досить довго.

Для створення працездатного двигуна внутрішнього згоряння великим інженерам довелося об'єднати свої сили і розум. Так, група вчених, до якої увійшли Даймлер, Майбах і Отто почали збирати мотори по дві штуки в день, що на той момент було великою швидкістю. Але, як і завжди буває, позиції вчених в удосконаленні силових агрегатів розійшлися і Даймлер йде з команди, щоб заснувати свою компанію. Внаслідок цих подій Майбах слід своєму другові.

1889 рік Даймлер засновує першу автомобілебудівну фірму «Daimler Motoren Gesellschaft». У 1901 році Майбах збирає перший Мерседес, який поклав початок легендарному німецькому бренду.

Ще одним не менш легендарним німецьким винахідником стає Карл Бенц. Його перший прототип двигуна світ побачив в 1886 році. Але, до моменту створення першого свого мотора, він встиг заснувати фірму «Benz & Company». Подальша історія просто приголомшлива. Під враженням від розробками Даймлера і Майбаха, Бенц вирішив злити всі компанії воєдино.

Так, спочатку «Benz & Company» зливається з «Daimler Motoren Gesellschaft», і ставати «Daimler- Benz». Згодом з'єднання торкнулося і Майбаха і компанія стала називатися «Mersedes- Benz».

Ще одна знаменна подія в автомобілебудування сталося в 1889 році, коли Даймлер запропонував розробку V-образного силового агрегату. Його ідею підхопив Майбах і Бенц, і вже в 1902 році V-подібні двигуни почали випускатися на літаки, а пізніше на автомобілі.

Батько засновник автоіндустрії

Але, хоч як крути, найбільший внесок в розвиток автомобілебудування та автодвігательних розробок вніс американський конструктор, інженер і просто легенда - Генрі Форд. Його гасло: «Автомобіль для всіх» знайшов визнання у простих людей, що і привернуло їх. Заснувавши в 1903 році компанію «Форд», він не тільки взявся за розробку нового покоління двигунів для свого автомобіля Форд А, але і дав нові робочі місця простих інженерам і людям.

У 1903 році проти Форда виступив Селден, який стверджував, що перший використовує його розробку двигуна. Судовий процес тривав цілих 8 років, але при цьому, жоден з учасників, так і не зміг виграти процес, оскільки суд вирішив, що права Селдена не порушені, а Форд використовує свій тип і конструкцію двигуна.

У 1917 році, коли США вступила в Першу світову війну, компанія Форд починає розробку першої важкої двигуна для вантажних автомобілів з підвищеною потужністю. Так, до кінця 1917 року Генрі представляє перше бензиновий 4-х тактний 8-ми циліндровий силовий агрегат Форд М, який почала встановлюватися на вантажні автомобілі, а в наслідок і під час 2-ї світової на деякі вантажні літаки.

Коли інші автомобілебудівники переживали не найкращі часи, то компанія Генрі Форда процвітала і мала можливість розробляти все нові варіанти двигунів, які знайшли застосування серед широкого автомобільного ряду автомобілів Форд.

висновок

По суті, перший двигун внутрішнього згоряння винайшов Леонардо да Вінчі, але це було тільки в теорії, оскільки він був скутий технологіями свого часу. А ось перший прототип поставив на ноги голландець Крістіан Хагенс. Потім були розробки французьких братів Ньєпс.

Але, все ж масової популярності і розробки двигуни внутрішнього згоряння отримали з розробками таких великих німецьких інженерів, як Отто, Даймлер і Майбах. Окремо варто відзначити заслуги в розробках моторів батька засновника автоіндустрії - Генрі Форда.

Вже понад 100 років в легковому автомобілебудування використовуються двигуни внутрішнього згоряння і за весь цей час ніяких революційних змін в їх роботі або промисловому будова придумано не було. Однак, недоліків у цих моторів предостатньо. Боротьбу з ними інженери вели завжди, як ведуть і до цього дня. Трапляється, що деякі ідеї переростають в досить оригінальні і вражаючі технічні рішення. Одні з яких так і залишаються на стадії розробки, а інші втілюються в життя на деяких серіях автомобілів.

Поговоримо про найбільш цікавих інженерних розробках в області «двигунів»

Помітні факти історії

Класичний чотиритактний мотор був винайдений в далекому 1876 році одним німецьким інженером по імені Ніколаус Отто, цикл роботи такого двигуна внутрішнього згоряння (ДВЗ) простий: впуск, стиснення, робочий хід, випуск. Але вже через 10 років після варіанту Отто британський винахідник Джеймс Аткінсон запропонував удосконалити дану схему. На перший погляд цикл Аткінсона, його порядок тактів і принцип роботи такий же як і двигуна, який винайшов німець. Однак, по суті це абсолютно інша і досить оригінальна система.

Перед тим як ми розповімо про зміни в класичному будові ДВС, подивимося про принцип роботи такого двигуна, щоб усім було зрозуміло про що ми говоримо.

3-D модель роботи ДВС:

Коментарі та найпростіша схема ДВС:

цикл Аткінсона

По-перше, в двигуні Аткінсона є унікальний колінчастий вал, що володіє зміщеними точками кріплення.

Така новація дозволила скоротити кількість втрат на тертя і збільшити рівень стиснення двигуна.

По-друге, двигун Аткінсона має інші фази розподілу газу. На відміну від двигуна Отто, де клапан впускання закривається майже відразу після проходження поршнем нижньої точки, в двигуні британського винахідника такт впуску набагато довше, в результаті чого клапан здійснює закриття, коли поршень уже на півдорозі до верхньої мертвої точки циліндра. В теорії така система повинна була поліпшити процес наповнення циліндрів, що в свою чергу призвело б до економії палива і збільшення показників потужності мотора.

В общем-то, цикл Аткінсона на 10% Показово по ефективності, ніж цикл Отто. Але все ж серійно автомобілі з таким ДВС не випускалися і не випускаються.

Цикл Аткінсона на практиці

А справа вся в тому, що забезпечити свою нормальну роботу такий двигун може тільки на підвищених обертах, при неодружених - він так і прагне стихнути. Щоб цього не відбувалося, розробники та інженери намагалися впровадити в систему нагнітач з механікою, але його установка, як з'ясувалося, зводить практично до нуля всі плюси і гідності двигуна Аткінсона. З огляду на це серійно автомобілі з таким двигуном практично не випускалися. Один з найвідоміших - Mazda Xedos 9 / Eunos 800, що випускається в 1993-2002 роках. Автомобіль оснащувався 2,3-літровим двигуном V6, з потужність в 210 к.с.

Mazda Xedos 9 / Eunos 800:

А ось виробники гібридних автомобілів з радістю стали застосовувати в розробках даний цикл ДВС. Тому як при малій швидкості така машина рухається, використовуючи свій електричний двигун, а для розгону і швидкої їзди їй потрібен бензиновий, тут-то і можна по максимуму втілити в життя всі достоїнства циклу Аткінсона.

золотниковое газорозподіл

Головним джерелом шуму в двигуні автомобіля є газорозподільний механізм, адже в ньому досить багато рухомих частин - різні клапани, штовхачі, розподільні вали і т.д. Багато винахідників намагалися «втихомирити» такий громіздкий механізм. Мабуть, найбільше це вдалося американському інженерові Чарльзу Найту. Він винайшов свій власний двигун.

У ньому немає ні стандартних клапанів, ні приводу до них. Замінюють ці деталі - золотники, в формі двох гільз, які розміщені між поршнем і циліндром. Унікальний привід змушував рухатися золотники в верхнє і нижнє положення, вони в свою чергу відкривали в потрібний момент вікна в циліндрі, куди надходило паливо, а в атмосферу виділялися вихлопні гази.

Для початку XX століття така система була досить безшумної. Не дивно, що їй стало цікавитися все більша і більша кількість автовиробників.

Тільки ось коштував такий двигун далеко не дешево, тому і прижився він тільки на престижних марках, типу Mercedes-Benz, Daimler або Panhard Levassor, покупці яких гналися за максимальним комфортом, а не дешевизною.

Але вік мотора, винайденого Найтом, виявився недовгим. І вже в 30-ті роки минулого століття автовиробники зрозуміли, що двигуни такого типу досить не практичні, тому як конструкція їх не зовсім надійна, а високий ступінь тертя між Золотниками збільшує і витрата палива і масла. Тому-то дізнатися автомобіль з ДВЗ такого типу можна було по сизому серпанок з вихлопної труби автомобіля від палаючої мастила.

У світовій практиці було безліч всіляких рішень в області модернізації класичного двигуна внутрішнього згоряння, однак, його первісна схема збереглася до сих пір. Деякі автовиробники звичайно ж застосовують на практиці відкриття успішних вчених і умільців, але по своїй суті, ДВС - залишився колишнім.