Интернет журныл о промышленности в Украине

Історія розвитку двигуна внутрішнього згоряння

  1. Збільшення потужності двигуна
  2. поява карбюраторів
  3. системи запалювання

Даймлеровскій двигун , Був специфічно транспортним. Він харчувався сумішшю рідкого палива з повітрям, при тому економно. Частота обертання валу була в 4-5 разів більше, ніж у газових двигунів, а літрова потужність (к. С / л) - вдвічі. На одиницю потужності припадала менша маса.

Перші двигуни Бенца мали швидкість обертання валу, що не перевищує 400 об / хв; і цю тихохідність Бенц виправдовував довговічністю і безшумністю двигуна. Кривошипний механізм залишався відкритим, як у стаціонарних двигунів. Найцікавіше в двигуні Бенца електричне запалювання суміші, в принципі таке ж, як у теперішніх двигунів. На жаль, воно працювало дуже нестійкий.

Збільшення потужності двигуна

Збільшити потужність двигуна і тим самим швидкість автомобіля було не так-то легко. Якщо збільшувати діаметр циліндра, то зростають сили, що діють на його стінки, на деталі кривошипного механізму. Якщо ж збільшувати довжину ходу поршня, то циліндр важко розмістити на автомобілі, збільшуються розміри частин кривошипа. В обох випадках двигун стає важче. Ці обставини призвели конструкторів до думки - помножити число циліндрів. Даймлер виконував двоциліндровими (У-образними) вже свої початкові двигуни, а в 1891 році побудував перший чотирициліндровий.

Збільшення числа циліндрів давало не тільки компактність двигуна при зростанні його потужності, а й плавність ходу. У чотирициліндровому двигуні кожен робочий хід доводиться на півоберта колінчастого вала, тоді як у одноциліндрового двигуна - на два оберти. Разом з тим конструкція та збирання двигуна при декількох циліндрах більш складні, виникають перекоси і прогин вала. Довелося ввести на ньому противаги, збільшувати число його опор, встановити поруч допоміжний врівноважує вал.

До кінця століття багато фірм випускали одночасно двигуни одно-, дво- і чотирициліндрові. Намагалися застосувати на всіх двигунах фірми однакові циліндри, щоб налагодити масове виробництво і спростити їх заміну в разі пошкодження. Намагалися виконувати і головку циліндра знімною (як це робиться тепер), щоб полегшити складання двигуна і обслуговування клапанів, але не змогли добитися щільності зазору між головкою і циліндром; нагрів викликав деформацію головки, герметичність порушувалася. Тоді стали відливати циліндр заодно з головкою, а для доступу до клапанів робили люки з нарізними пробками. Виливок виходила хитромудрої. Тому сорочка водяного охолодження була знімною (звідси і її назва), виконаної з латуні або міді. Кріпили її на гвинтах.

Важливе місце займала система розподілу, т. Е. Наповнення циліндрів горючою сумішшю і їх очищення від газів. У всіх ранніх двигунів впуск суміші в циліндр здійснювався автоматичним тарілчастим клапаном - «тарілочкою» на стрижні на кшталт перекинутого гриба. За формою клапан схожий на нинішній, відкривався завдяки розрідженню в циліндрі при такті впуску, а в решту часу утримувався в закритому положенні пружиною і тиском в циліндрі. Незважаючи на часті заїдання, простота конструкції такого клапана залучила фахівців до перших років XX століття. А потім зі збільшенням частоти обертання валу перейшли на керований клапан. Важливе місце займала система розподілу, т

Випускним ж клапаном з самого початку управляли, як золотником у парової машини, за допомогою ексцентрика і тяги. З відмовою від автоматичного клапана і збільшенням числа циліндрів множилося і число ексцентриків. Це наштовхнуло конструкторів на думку про єдиний валі з кулачками замість ексцентриків, з приводом його від колінчастого вала. Кулачки встановили так, що їх виступи в потрібний момент піднімали стрижні клапанів. При подальшому русі кулачка пружина утримувала клапан закритим. Пристрій розподільного механізму придбало схему, що збереглася до наших днів. Щоб відшкодувати недосконалість тодішніх карбюраторів, цим механізмом надавали ще одну функцію: водій міг особливим (ще одним!) Важелем - вимикач змістити розподільний вал і вивести кулачки з-під клапанів, тимчасово припинити їх дію.

Хоча, здавалося б, автомобільний двигун на відміну від стаціонарного можна було охолоджувати потоком зустрічного повітря, конструктори дуже скоро прийшли до висновку про більшу ефективність водяного охолодження. Воно пройшло ряд стадій розвитку, поки що не поширені змієвикові радіатори, іноді опоясували весь капот двигуна. Змійовики, незважаючи на їх громіздкість, велику масу і можливі відмови, проіснували близько 15 років. На моделі «Мерседес» (1901) вперше застосований знайомий нині трубчастий або стільниковий радіатор з великою поверхнею охолодження, який змінив вигляд автомобіля. В кінці XIX століття з'явилися водяні насоси, що обертаються колінчастим валом. Для продувки повітря через радіатор, особливо при повільній їзді, застосували вентилятор, розташований позаду радіатора або об'єднаний з маховиком двигуна (в цьому випадку ставили під двигуном кожух для герметизації підкапотного простору).

До початку XX століття утвердилася система мастила двигуна розбризкуванням. Черпачка на нижніх голівках шатунів збовтували заповнювало картер масло, його краплі змащували циліндри і підшипники. Для змащення інших механізмів автомобіля призначалася ціла батарея «крапельниць», красувався на передньому щитку або збоку кузова. Час від часу водій або його помічник натискали кнопки крапельниць.

У розробці приладів, призначених для подачі суміші в циліндри і її займання, довелося стикнутися з порівняно новими науковими дисциплінами: електротехнікою, газо- і гідродинаміки.

Задовго до появи автомобілів був відомий пульверизатор. Варто було поставити його на шляху бензину з бака до двигуна, і розрідження в циліндрах при такті впуску створювало б тягу повітря і розпорошувало бензин. Змішуючись з повітрям, він утворював горючу суміш. Однак конструктори вважали, що така «перукарня» схема занадто делікатна для грубих двигунів того часу.

поява карбюраторів

Винаходили різні хитромудрі карбюратори. Робота карбюратора Маркуса нагадує процес розбризкування фарби зі щітки (звідси назва - щітковий карбюратор). У «барботажному» (збовтувати) карбюраторі Бенца повітря проходило через товщу бензину в баку. Шар бензину в міру його витрати ставав тонше, а суміш - менш насиченою; прилад працював нормально лише на початку поїздки. Від гнотового карбюратора відмовилися, так як через розрідження в циліндрі часом засмоктувало ... самі гноти і двигун зупинявся. При використанні поверхневого карбюратора водієві доводилося постійно спостерігати за рівнем бензину.

Не добившись бажаного результату, конструктори звернулися до відкинутого пульверизатора. Пульверизаційному карбюратор Даймлера і Майбаха складався з поплавковою і змішувальної камер. У камері поплавця автоматично підтримувався постійний рівень палива. Завдяки розрідженню бензин виходив з жиклера змішувальної камери, як з пульверизатора, розпорошеною струменем. Ця схема в принципі збереглася до наших днів.

системи запалювання

Різноманітність конструктивних рішень характерно і для ранніх систем запалювання. Про їх «ефективності» свідчать слова «Доброго запалювання!», Якими колись вітали один одного автомобілісти. І нині серед водіїв зберігся термін «на довгому запалюванні» (буксирування відмовив автомобіля).

Ленуаровскіе електричні прилади були настільки НЕ-досконалі, що забезпечений ними перший автомобіль Бенца міг працювати тільки на дуже рівній дорозі, в суху погоду і поблизу від зарядної станції або маючи «на борту» запас сухих бунзеновской елементів. Спробували замінити їх динамо-машиною, але вона не працювала при малих обертах; для пуску двигуна потрібно було вручну дуже енергійно розкрутити його вал або будь-яким способом розігнати автомобіль. Кислотний акумулятор був ще дуже важкий, енергетично слабий, псувався від тряски.

Багатьох автобудівників приваблювало винайдене в 1895 році німецьким інженером-електриком Робертом Бошем (+1861 -1942) «Магнітне запалювання на відрив». Ця система виробляла струм завдяки руху якоря в електричному полі між полюсами магніту. У момент найбільшої сили струму електричний ланцюг розривала тяга, приводиться від якоря. Розрив відбувався в камері згоряння. Виникала іскра, запалює суміш. Система працювала надійно, якщо частота обертання двигуна не перевищувала 300 об / хв.

Г. Даймлера і В. Майбаха, які добивалися великих обертів двигуна, жодна з тогочасних електричних систем запалювання не задовольняла. Тому до самого кінця XIX століття на автомобілях «Даймлер» застосовувалася платинова гартівна трубка, незважаючи на її дорожнечу, пожежну небезпеку і на те, що вона нерідко викликала передчасне займання суміші. У Німеччині був навіть підготовлений законопроект про заборону калильного запалювання. Даймлер першим застосував на серійному автомобілі запропоновану Р. Бошем магнітоелектричну машину з двома обмотками якоря. Її назвали «магнето високої напруги». Вона дозволила досягти надійного запалювання і не залежала від числа обертів двигуна. Автомобілі з магнето проіснували до 1930-х років.

Так крок за кроком створювався автомобільний двигун. Його потужність зросла до початку XX століття в десятки разів, а питома потужність - в 7 разів, витрата палива на 1 л. с. скоротився вдвічі. Риси подібності зі стаціонарними двигунами майже втратили, крім найзагальніших.

Джерело: Ю A. Долматовський « Автомобіль за 100 років »