История создания двигателей внутреннего сгорания

В 1899 году французский инженер Филипп Лебон открыл светильный газ. Это открытие имело огромное значение, прежде всего для развития техники освещения. Однако светильный газ годился не только для освещения. В 1801 году Лебон взял патент на конструкцию газового двигателя, однако в 1804 году он погиб, не успев воплотить в жизнь свое изобретение.

В последующие годы несколько изобретателей из разных стран пытались создать работоспособный двигатель на светильном газе, но все эти попытки не привели к появлению на рынке двигателей, которые могли бы успешно конкурировать с паровой машиной.

Честь создания коммерчески успешного двигателя внутреннего сгорания принадлежит бельгийскому инженеру Жану Этьену Ленуару, но он не сразу добился успеха. Только после нескольких попыток сборки двигатель был готов.

Разбогатев, Ленуар перестал работать над усовершенствованием своей машины, и это предопределило ее судьбу - она была вытеснена с рынка более совершенным двигателем, созданным немецким изобретателем Августом Отто. На первый взгляд, его двигатель представлял собой шаг назад по сравнению с двигателем Ленуара. Цилиндр был вертикальным. Вращаемый вал помещался над цилиндром сбоку. Вдоль оси поршня к нему была прикреплена рейка, связанная с валом. Двигатель работал следующим образом. Вращающийся вал поднимал поршень на 1/10 высоты цилиндра, в результате чего под поршнем образовывалось разряженное пространство и происходило всасывание смеси воздуха и газа. Затем смесь воспламенялась. Из-за более полного расширения продуктов сгорания КПД этого двигателя был значительно выше, чем КПД двигателя Ленуара и достигал 15%, то есть превосходил КПД самых лучших паровых машин того времени.

Поскольку двигатели Отто были почти в пять раз экономичнее двигателей Ленуара, они сразу стали пользоваться большим спросом. В последующие годы их было выпущено около пяти тысяч штук. Отто упорно работал над усовершенствованием их конструкции. Вскоре зубчатую рейку заменила кривошипно-шатунная передача. Но самое существенное из его изобретений было сделано в 1877 году, когда Отто взял патент на новый двигатель с четырехтактным циклом. Этот цикл по сей день лежит в основе работы большинства газовых и бензиновых двигателей. В следующем году новые двигатели уже были запущены в производство.

Брайтон в том же 1872 году придумал один из первых так называемых "испарительных" карбюраторов, но он действовал неудовлетворительно.

Работоспособный бензиновый двигатель появился только десятью годами позже. Изобретателем его был немецкий инженер Юлиус Даймлер. Много лет он работал в фирме Отто и был членом ее правления. В начале 80-х годов он предложил своему шефу проект компактного бензинового двигателя, который можно было бы использовать на транспорте. Отто отнесся к предложению Даймлера холодно. Тогда Даймлер вместе со своим другом Вильгельмом Майбахом принял смелое решение- 1882 году они ушли из фирмы Отто, приобрели небольшую мастерскую близ Штутгарта и начали работать над своим проектом.

Проблема, стоявшая перед Даймлером и Майбахом ,была не из легких: они решили создать двигатель, который не требовал бы газогенератора, был бы очень легким и компактным, но при этом достаточно мощным, чтобы двигать экипаж. Увеличение мощности Даймлер рассчитывал получить за счет увеличения частоты вращения вала, но для этого необходимо было обеспечить требуемую частоту воспламенения смеси. В 1883 году был создан первый бензиновый двигатель с зажиганием от раскаленной полой трубочки, открытой в цилиндр.

Первые двигатели внутреннего сгорания были одноцилиндровыми, и, для того чтобы увеличить мощность двигателя, обычно увеличивали объем цилиндра. Потом этого стали добиваться увеличением числа цилиндров.

В конце XIX века появились двухцилиндровые двигатели, а с начала XX столетия стали распространяться четырехцилиндровые.

Каким будет топливо будущего? Вопрос этот с каждым днем все больше и больше будоражит умы всех автопроизводителей и экологов в частности.

На данный момент человечество без автомобиля себя не мыслит, поэтому то- там, то тут идут активные эксперименты с альтернативными видами топлива: водородом, спиртом, биотопливом.

Рассмотрим воду. Чтобы пользоваться водой как топливом, надо придумать некое устройство, работающее на ее составляющих водороде и кислороде. Из основ химии известны методы диссоциации (способы разложения) воды на водород и кислород - термическая, электрическая, под действием ионизирующих излучений, радиоволн и др. Электроды на этой модели электролита сделаны из параллельных пластин нержавеющей стали, через которые проходят электрические импульсы. Тем самым они разлагают воду на водород и кислород. Зафиксированный выход газа был достаточным, чтобы показать водородно-кислородное пламя, которое мгновенно плавило сталь (около 0. 5 литров в секунду).

Такой двигатель полностью экологически чистый, но понятно, что странам международной бензиновой олигархии, как США и России такие изобретения не нужны, поэтому они неохотно пускают такого рода изобретения в промышленность.

Другой вид топлива - биотопливо - это топливо из биологического сырья, получаемое в результате переработки каких либо растений (кукуруза, рапс, соя и т. д. ).

- Но все, же есть проблема - подорожают сельхоз. продукты

И придется отдавать много земель для посадки растений.

Цистерны с биотопливом

Уже создаются биотопливные заправки.

Но в наше время бензин и дизельное топливо - самый лучший вариант экономически, а экологически - все, же нет. Почему экономически лучший, если бензин стоит не так уж и дешево? Да потому, что потребуются огромные затраты на переустройство бензинового оборудования для обслуживания и эксплуатации автомобилей.

А что все же экологически чище - бензин или дизель? Воспользовавшись диаграммой веществ, содержащихся в выхлопных газах топлив, можно увидеть, что дизель более <<чист>>:

Существуют примеры использования не только стандартных видов топлива. Применение этанола в качестве альтернативного топлива идея не новая. Уже в 1876 году ею воспользовался немецкий изобретатель Николаус Отто и в Бразилии в 70-е гг. XXв. 60% автомобилей работали на спирту, причём тенденция была к их увеличению. Запуск их затруднён на карбюраторном моторе при отрицательных температурах. Если рассуждать теоретически, при сгорании спирта образуется гораздо меньше СО, чем при сгорании бензина, но мощность двигателя при этом становится меньше. В качестве автомобильного топлива этанол (спирт) по некоторым параметрам превосходит бензин. В нем гораздо меньше примесей (например, серы), а октановое число по исследовательскому методу достигает 125 единиц. Поэтому этанол иногда используют как высокооктановую добавку - например, <<девяносто второй>> бензин с десятью процентами этанола становится <<девяносто пятым>> (схожее горючее, Е-10, используют в Таиланде).

Минусы: - Нужно вносить конструктивные изменения в систему питания; - Мощность двигателя снижается, а расход горючего увеличивается; - Из-за гигроскопичности спирта могут ухудшаться пусковые свойства двигателя.

Наука и техника столь быстро развивается, что может через десяток лет наше поколение окажется перед проблемой выбора лучшего топлива для автомобилей. А может и появится машина или другое изобретение, не требующее топлива.