Однозначної відповіді на питання, хто винайшов двигун внутрішнього згоряння немає. У його створення внесли вклад багато винахідників і інженери. Поступово ДВС витіснили громіздкі парові машини, з’явилася автомобільна промисловість і авіація. У цій статті ми дізнаємося історію створення двигуна і першого автомобіля.
Зміст
- Перші розробки
- Перший ДВС
- Ніколас Отто та його легендарний»цикл Отто”
- Перший автомобіль
- Перший легковий автомобіль з дизельним двигуном
- Основа автоіндустрії
Перші розробки
На початку XVIII століття був винайдений паровий двигун, який потім удосконалився і широко застосовувався. Головними недоліками парового двигуна були велика вага, низький ККД і великі габарити. Тому вчені того часу стали шукати шляхи зменшення його габаритів і ваги, зробивши процес згоряння палива внутрішнім.
Перший двигун внутрішнього згоряння
Так чи інакше, багато інженерів, винахідники і вчені внесли свій вклад в майбутню розробку ДВС. Ще до появи кривошипно-шатунного механізму були розроблені і запатентовані газовий двигун, газова турбіна, двигун внутрішнього згоряння на газоподібному водні, перше іскрове запалювання. Всі ці напрацювання потім увійшли в конструкцію ДВС.
Велику роль зіграв світильний газ, який був отриманий Філіпом Лебоном в 1799 році. Його суміш з повітрям легко запалювалася з виділенням теплоти. На цьому ефекті Лебон розробив свій двигун з подачею з компресорів повітря і газу в камеру згоряння. Камери були з двох сторін циліндра, а поршень переміщався вперед-назад.
Перший ДВС
Парові двигуни все ще панували в індустрії машинобудування того часу і розробка Лебона не була затребувана. Створити конкуренцію паровій машині вдалося Жану Ленуару, який зробив двигун з кривошипно-шатунним механізмом, що працює також на світильному газі, але суміш в ньому підпалювалася від електричної іскри. Потужність двотактного двигуна Ленуара була 12 К.С. також він вперше застосував систему охолодження і систему змащення. Всього було випущено близько 300 двигунів Ленуара, але незабаром вони були витіснені більш досконалими моделями.
Ніколас Отто та його легендарний»цикл Отто”
У 1860 році роботу над своєю розробкою ДВС почав знаменитий німецький конструктор Ніколас Отто. За основу була взята розробка Ленуара, але також були застосовані і інноваційні рішення. Спочатку робочий хід поршня здійснювався за рахунок тиску і всмоктування суміші. Пізніше Отто розробив чотиритактний цикл, який став найважливішим його досягненням. Цей принцип застосовується в ДВС досі. На жаль, розробка не була до кінця оцінена за його життя і патент анулювали. Ніколас Отто помер у 1891 році, так і не отримавши визнання.
Ніколас Отто і його розробки
Водночас з ним патент на чотиритактний цикл отримав француз Бо де Роша. Мінусом було те, що всі ці двигуни працювали на світильному газі. Це звужувало область їх застосування, так як була необхідність в наявності громіздких ємностях під газ і складна технологія заправки. Пошуки альтернативного палива тривали.
Перший автомобіль
У 1883 році з’явився перший бензиновий мотор. Його винахідником став німець Готліб Даймлер. Він деякий час працював у фірмі Отто, але інженерні погляди Даймлера не поділяли, тому він пішов і почав працювати над своїм проектом разом з другом Вільгельмом Майбахом.
Вони вирішили відмовитися від газогенератора і зробити компактний, легкий і в той же час досить потужний ДВС за рахунок збільшення частоти обертання валу. Для цього потрібно було часте і стабільне запалювання і згоряння суміші. Бензин з повітрям подавався крапельним способом і запалювався розпеченою трубочкою в циліндрі. Бензин випаровувався повільно, що стало головною проблемою.
Справжнім проривом став винахід карбюратора з жиклером Донатом Банки в 1883 році. Бензин не випаровувався, а розпорошувався в камері згоряння і стискався поршнем, що давало стабільне займання.
Перший успішний бензиновий ДВС був з одним циліндром і для збільшення потужності збільшували його обсяг. Пізніше з’явилися двоциліндрові, а потім і чотирициліндрові бензинові мотори.
Перший автомобіль
Примітно, але перший успішний автомобіль Бенца, винайдений в 1885 році, був триколісним. Роль шасі виконувала велосипедна коляска. Використовувався одноциліндровий ДВС з гальванічним запалюванням від котушки, водяне охолодження і карбюратор. Об’єм двигуна склав 954 см3. Паливний бак – 4,5 літра.
Бенц не зміг вирішити проблему з рульовим управлінням, тому вибрав конструкцію трицикла. Замість керма використовувалася спеціальна ручка. Автомобіль носив назву Benz Patent-Motorwagen. Перехожі з побоюванням і обережністю дивилися на цей галасливий агрегат, який раз у раз розполохував коней. Популярність автомобіль Бенца отримав після несподіваного автопробігу його дружини. Вона змогла подолати відстань понад сто кілометрів.
Цікавим є той факт, що бензин як паливо не був поширений в той час. Його продавали в аптеках як антисептичний і Чистячий засіб.
У 1884 році в Росії був винайдений перший бензиновий карбюраторний двигун. Його конструктором був Огнеслав Костович. Чотири циліндри розташовувалися горизонтально і опозитно один одному. З’явилося перше електричне запалювання. Потужність склала 80 к.с. при масі в 240 кг., що перевершувало за параметрами двигун Даймлера і Майбаха, створеного роком пізніше. Але патент отримали саме вони, так як Костович занадто пізно подав заявку.
Перший легковий автомобіль з дизельним двигуном
Німеччина стала центром автомобільної індустрії, але на її території було мало нафтових родовищ. Тому в 1897 році німецький інженер Рудольф Дизель запропонував двигун, що працює на вугільному пилу із запалюванням від стиснення. Агрегат вийшов невдалим, але ім’я Дизеля з тих пір стало прозивним для всіх моторів із запалюванням від стиснення.
У наступні роки вдалося вдосконалити цей двигун з використанням безкомпресорної подачі палива. Вийшов економічний і досить потужний двигун, але громіздкий. Надалі “дизеля” застосовувалися тільки на морських судах і локомотивах.
Пристосувати дизельні мотори для вантажних автомобілів вдалося німецькому інженеру Роберту Бошу після розробки паливного насоса високого тиску (ТНВД). Він відповідав за подачу палива. З 1924 року почалося серійне виробництво вантажних автомобілів з дизельними агрегатами.
Перший автомобіль з дизельним двигуном Mercedes-Benz 260d
Тільки на початку 30-х років інженери компанії Bosch змогли розробити мотор, який був цікавий виробникам легкових автомобілів. Першим серійним автомобілем з цим видом мотора став Mercedes-Benz 260d. головною його перевагою стала економічність, але ця характеристика не була так важлива в той час. Автомобілі не були такими поширеними, як зараз. Ними могли володіти тільки забезпечені люди. Вже після війни цей параметр стали враховувати, і дизельні мотори поширилися в легковому класі повсюдно.
Основа автоіндустрії
Автомобілебудування бере свій початок з кінця XIX-початку XX століття. Ця галузь стала поштовхом для розвитку металургії та металообробки, а також нафтовидобутку. Велику роль зіграли дві світові війни. Ще в 1920 році стояла проблема палива. Країни нарощували виробництво бензину та іншого пального.
Перший конвеєр компанії Ford
В середині XX століття машинобудування було вже зрілою індустрією з монопольним впливом. Було кілька великих світових компаній, які контролювали ринок. В цей же час машинобудування бурхливо розвивається в Японії. Відома компанія Toyota впроваджує так званий Метод Тойоти, поступово захоплюючи ринки США і Європи.
З середини 70-х років повсюдно поширилося конвеєрне виробництво і застосування верстатів з автоматичним управлінням (ЧПУ).
Зараз сучасний світ неможливо уявити без двигунів. З’явилися газотурбінні, Роторні, турбореактивні конструкції, які застосовуються на землі, у воді і в повітрі. За цим проривом стоїть майже двовікова розробка двигуна внутрішнього згоряння.
