Двигатель ленуара что это

Двигатель ленуара что это

Двигатель Стирлинга — Двигатель Стирлинга … Википедия

Двигатель внутреннего сгорания — Схема: Двухтактный двигатель внутреннего сгорания с глушителем … Википедия

Двигатель — У этого термина существуют и другие значения, см. Двигатель (значения). Двигатель, мотор (от лат. motor приводящий в движение) устройство, преобразующее какой либо вид энергии в механическую. Этот термин используется с конца XIX века… … Википедия

Двигатель Вальтера — Эта статья или раздел нуждается в переработке. Пожалуйста, улучшите статью в соответствии с правилами написания статей … Википедия

Двигатель внешнего сгорания — Статья состоит из словарного определения термина. Пожалуйста, доработайте статью, приведя ее в соответствие с правилами. Подробности могут быть на странице обсуждения. В Википедии статьи, состоящие только из словарного определения, не… … Википедия

Двигатель со встречным движением поршней — Дизель 2Д100 со встречным движением поршней, использовался на тепловозах ТЭ3 … Википедия

Двигатель Стрерлинга — Роберт Стирлинг Двигатель Стирлинга тепловая машина, работающая не только от сжигания топлива, но от любого источника тепла, например солнечных лучей. Относится к двигателям внешнего сгорания. Содержание 1 История 2 Описание … Википедия

Двигатель Аткинсона — Термодинамические циклы Статья является частью серии «Термодинамика». Цикл Аткинсона Цикл Брайтона/Джоуля Цикл Гирна Цикл Дизеля Цикл Калины Цикл Карно Цикл Ленуара … Википедия

V-образный двигатель — Двигатель Mercedes V6 Rennmotor V образная схема двигателя схема расположения цилиндров поршневого двигателя в … Википедия

Цикл Ленуара — Термодинамические циклы … Википедия

Источник

Эволюция: двигатель Ленуара и моторы Даймлера

Немцы в те времена вообще были, как говорится, «на коне»: огромное количество различных институтов и университетов ежегодно выпускали гигантское количество прекрасно подготовленных инженеров, работать которые, как правило, начинали, еще пребывая на студенческой скамье. К слову, тот технологический взрыв оказался одной из предпосылок к началу Первой мировой. Впрочем, к тому моменту, как мир увидел первый по-настоящему работающий прототип ДВС, до ее начала оставалось более полувека. Кроме того, первый двигатель спроектировали не немцы, а француз бельгийского происхождения Жан Этьен Ленуар.

Ленуар создал свой двигатель, на чем и успокоился, занявшись другими проектами. Очень типично для французов.

Тут необходимо заметить, что в данном случае мы говорим о первом коммерчески успешном проекте. Созданием подобных аппаратов занималась масса людей и до Ленуара, например, изобретатель светильного газа Филипп Лебон, предпринявший попытку создания собственного мотора еще в 1801 году. И, вероятно, ему бы все удалось, если бы его жизнь трагически не оборвалась три года спустя.

С другой стороны, он, вполне возможно, так и остался бы не у дел, ибо технологии того времени не позволяли создать достаточно надежный механизм. Косвенным подтверждением тому служит как раз двигатель конструкции Ленуара, который появился лишь в 1860 году. Примечательно, что к принципиальному описанию модели своего изобретения француз дошел сквозь идею воспламенения топливо-воздушной смеси с помощью электрического разряда. Хотя, эта тема ему была достаточно близкой, ибо за его плечами к тому моменту уже были технологии получения гальванопластических копий и электрического тормоза. Мало того, в 1865 году он изобретет еще и пишущий телеграф. Однако за несколько лет до этого он столкнулся с массой трудностей, ибо его ДВС сначала продемонстрировал крайнюю склонность к перегреву, что в итоге потребовало внедрения системы водяного охлаждения, а после еще и к невероятно быстрому износу. Последняя проблема была решена, благодаря системе смазки. И только после этого мотор начал более или менее нормально работать.

ДВС на заре своего существования не рассматривался, как двигатель для разного рода транспортных средств. Инженеры бились над созданием альтернативы громоздким и малоэффективным паровым машинам.

Тут бы Ленуару продолжить свои изыскания, но он разбогател (за несколько лет он продал порядка 300 экземпляров) и утратил интерес к модернизации двигателя. И это было фатальной ошибкой, ибо в 1864 году патент на похожий агрегат получил немец Николаус Август Отто. Правда, тот не был столь же технологичным. В частности, он не имел системы электрического зажигания, ибо ни Отто, ни его компаньон и соотечественник Лангрен не обладали достаточными знаниями в электротехнике. Кроме того, цилиндр в их моторе располагался вертикально, а ход поршня составлял лишь 10% его высоты. Но в то же время, Отто разработал более оптимальный цикл работы двигателя. Его КПД достигал 15%, что являлось куда более высоким показателем, чем КПД самой совершенной на тот момент паровой машины.

Читайте также:  Какое масло лить в двигатель трактора юмз

Эволюция: между Востоком и Западом

Эволюция: откуда пошли подрессоренные массы

Не маловажным фактором нужно считать сравнительно небольшие габариты, массу агрегата, а также его экономичность. Достаточно сказать, что мотор Отто потреблял в пять раз меньше топлива, чем двигатель Ленуара. В общем, спрос себя ждать не заставил. За несколько лет компаньоны продали порядка 5 тысяч двигателей. Однако, в отличие от Ленуара на том не успокоились. Поворотным событием в этой истории, разумеется, является изобретение четырехтактного ДВС, патент на который Отто получил в 1877 году, а в 1878-м уже запустил его в производство. Чуть позже патент был частично аннулирован, так как несколькими годами ранее тот же принцип работы описал в своих работах французский инженер Бо де Рош, однако моторы Отто в те времена считались эталонными по качеству и отдаче, поэтому на бизнес утрата монопольного права на производство такого вида ДВС почти не повлияла.

В отличие от Ленуара немец Отто свой ДВС переделывал и модернизировал не единожды, что, собственно, сделало его крейне богатым человеком. Даже несмотря на отзыв патента.

В итоге, к концу столетия фирма Отто смогла продать больше 40 тысяч своих двигателей. И это несмотря на то, что моторы работали не на бензине, а на светильном газе, который был не слишком распространен даже в Западной Европе, не говоря о Российской Империи. Бензиновый же мотор был изобретен другими выдающимися немцами – Готтлибом Даймлером и Вильгельмом Майбахом, которые достаточно долго работали на Отто и не раз предлагал тому пути кардинальной модернизации его изобретения. Но, в итоге, для обоих все закончилось увольнением. Однако, это уже немного другая история, ибо Даймлер и Майбах изобрели не только ДВС, работающий на бензине, но первый мотоцикл, и первый четырехколесный автомобиль.

Источник

Двигатель: Исторический обзор

Исторически двигателестроение связывают в первую очередь с двумя фамилиями — Отто и Дизель, которые знают даже дилетанты. Важнейшие изобретения этих инженеров более 100 лет тому назад способствовали стремительному развитию конструкции двигателей внутреннего сгорания.

Многие изобретатели работали над этой проблемой, но все попытки создать рабочий образец были тщетными. Все так же для работы люди использовали паровые машины, но такое оборудование не подходило для ремесленников и мелкого производства. Для образования пара требовался котел, который должен был подогреваться, а кроме того, для использования таких механизмов в производстве требовалось разрешение полиции. Поэтому создание бельгийским механиком Ленуаром двигателя, работающего на светильном газе, стало значительным шагом вперед.

Жан Этьен Ленуар (Jean Etienne Lenoir, 1822-1900 гг.) в то время жил в Париже и зарабатывал на жизнь, работая официантом. В свободное время он занимался техническими вопросами. Первый свой двигатель он создал в 1860 году. На рисунке изображена схема данного двигателя.

В основе самой конструкции во многом была надежная паровая машина того времени. В результате у Ленуара получился двойной двухтактный двигатель внутреннего сгорания. В паровой машине перегретый пар подается в цилиндры под давлением из парового котла, а в двигателе Ленуара рабочая смесь воздуха и светильного газа через впускной золотник поступала в один из цилиндров под воздействием разрежения, вызванного движением поршня в цилиндре. Затем рабочая смесь воспламенялась от простейших свечей зажигания. Продукты сгорания, расширяясь в объеме, сдвигали поршень до конца его рабочего хода. Обработавшие газы выбрасывались из цилиндра через выпускной золотник, в то время как в другом поршне данный цикл только начинался. Цилиндры двигателя Ленуара имели водяное охлаждение. Золотниковое управление впуском и выпуском рабочей смеси Ленуар позаимствовал из конструкции паровой машины. Оба золотника приводились в действие от эксцентриков на коленчатом валу двигателя. Свечи зажигания работали от электроиндуктора с прерывателем Вагнера.

Напряжение подавалось к свечам зажигания через контактные шины. Свечи поочередно работали в постоянном режиме, в результате чего расход электроэнергии был большим и контакты часто подгорали.

Двигатель Ленуара вырабатывал мощность почти в 3 л.с. и расходовал приблизительно 4 м^3/кВт*ч светильного газа. Шум при работе мотора был очень сильным. Тем не менее, такой двигатель был проще в установке и обслуживании, чем паровая машина, поэтому он быстро завоевал популярность. Вскоре о новом двигателе узнал торговец Николаус Август Отто (Nikolaus August Otto, 1832-1891 гг.). Будучи прирожденным механиком и изобретателем, он сам сконструировал свой первый газовый мотор.

Читайте также:  Двигатель расходует масло на высоких оборотах

Так же, как и Ленуар, Отто понимал, что паровая машина для мелкого производства слишком дорога и трудна в обслуживании. Как коммерсант, он осознавал, что двигатель внутреннего сгорания способен покрыть рыночный дефицит и будет пользоваться спросом. Отто решил усовершенствовать конструкцию Ленуара, отказавшись от использования светильного газа в пользу горючих жидких фракций переработки нефти, но в первом прошении о предоставлении патента Отто было отказано. После этого изобретатель прекратил думать о патенте и посвятил время совершенствованию двигателя Ленуара.

Отто ясно понимал, что двигатель Ленуара работает шумно и нестабильно, а сильная детонация при воспламенении смеси светильного газа с воздухом отрицательно влияет на детали конструкции. Эти недостатки конструктор решил устранить, используя новый состав рабочей смеси. При этом оказалось, что в конце рабочего хода в цилиндре образуется разрежение, когда поршень закачал новую порцию смеси лишь на четверти своего хода. Из-за этого разрежения поршни вновь «всасывались назад». Таким образом, к Отто пришла мысль о создании атмосферного газового двигателя.

Эта конструкция, еще работавшая на смеси светильного газа и воздуха, схематически представлена на рисунке.

Рис. Атмосферный газовый двигатель. Оба эксцентрика передавали один раз вращение шестерни посредством храпового механизма при каждом рабочем цикле. При этом один эксцентрик немного поднимал поршень (ход всасывания), а второй приводил в действие золотник. После этого эксцентрики не двигались до тех пор, пока не начнется новый рабочий цикл

Поршень засасывал на десятой части своего хода вверх смесь газа с воздухом, которая затем воспламенялась от газовой горелки. Продукты сгорания смеси, расширяясь, выталкивали поршень вверх, при этом срабатывал механизм свободного хода, разъединявший шатун и вал отбора мощности двигателя. В конце хода поршня в цилиндре образовывалось разрежение. Затем, двигаясь вниз, поршень вновь соединялся с валом отбора мощности, и вес опускающегося поршня, усиленный посредством силы давления, выполнял механическую работу.

Во время каждого рабочего цикла от шестерен через храповой механизм однократно приводились в действие два эксцентрика, один из которых немного поднимал поршень при ходе впуска, а второй приводил в действие управляющий золотник. После этого эксцентрики не двигались до начала следующего рабочего цикла.

Рис. Система факельного зажигания. Если золотник стоит в положении впуска, поршень втягивает в цилиндр образующуюся в перепускном канале рабочую смесь из газа и воздуха. В то же время в запальном канале образуется запальная смесь, которая поджигается от постоянно работающей запальной горелки и переносится двигающимся вверх золотником во впускной канал, где она и зажигает рабочую смесь в цилиндре

Для воспламенения рабочей смеси Отто не использовал свечу зажигания Ленуара, так как для ее постоянной работы требовалось слишком много электроэнергии. Вместо нее Отто применил разработанную им же систему факельного зажигания. Процессы выпуска и впуска газов, а также зажигание рабочей смеси управлялись с помощью золотника, который приводился в действие эксцентриком. Атмосферный газовый двигатель Отто работал достаточно громко, но сильная детонация при воспламенении смеси уже не возникала. К тому же расход светильного газа был намного меньше по сравнению с двигателем Ленуара, так как энергия газа использовалась гораздо эффективнее.

Если золотник стоит в положении впуска, поршень втягивает в цилиндр образующуюся в перепускном канале рабочую смесь из газа и воздуха. В то же время в запальном канале образуется запальная смесь, которая поджигается от постоянно работающей запальной горелки и переносится двигающимся вверх золотником во впускной канал, где она и зажигает рабочую смесь в цилиндре.

В разработке этого двигателя участвовал инженер Ойген Ланген (Eugen Langen, 1833-1895 гг.). Отто, который отошел от торговли и полностью посвятил себя своим изобретениям, предложил Лангену создать совместное производство двигателей. Так в 1864 г. образовалась фирма «Otto & Cie», позже преобразованная в фабрику «Gasmotorenfabrik Deutz» по производству газовых двигателей, на основе которой затем возник сегодняшний концерн «Klockner-Humboldt-Deutz AG». Отто и Ланген представили свой атмосферный газовый двигатель в 1867 г. на Парижской всемирной выставке. Низкий расход газа привлекал всеобщее внимание, и двигателю присудили Гран-при. Мощность первого газового двигателя составляла примерно 0,87 л.с. при габаритной высоте почти 2 м. На протяжении года конструкторы смогли поднять мощность до 2, 72 л.с., и это стало пределом. Двигатели еще большей мощности из-за своих габаритов не могли устанавливаться в цехах и, тем более, в небольших мастерских. К тому же шум при работе двигателя становился невыносимым.

Читайте также:  Какой двигатель у рено мегана

Тем не менее, покупатели двигателей требовали модели большей мощности, поэтому пришлось разрабатывать новую конструкцию. Отто сделал эскиз нового двигателя с непосредственным соединением поршней и коленчатого вала и придумал способ снижения детонации при воспламенении рабочей смеси. Идея заключалась в том, что газ и воздух должны были располагаться слоями в цилиндре таким образом, чтобы в точке воспламенения в поршне смесь содержала как можно меньше светильного газа.

В то время Отто думал, что самым большим изобретением в его новом двигателе является послойный заряд рабочей смеси, который к тому же сжимался перед воспламенением. На самом же деле гениальной идеей являлось создание четырехтактного способа работы. Четырехтактный способ работы состоит из следующих частей (тактов):

  • впуск рабочей смеси газа и воздуха;
  • сжатие рабочей смеси;
  • воспламенение рабочей смеси с последующим расширением газов, образуемых при горении;
  • выпуск отработавших газов.

Первый четырехтактный двигатель Отто и Лангена, созданный в 1876 г., развивал мощность 2,72 л.с. при 180 об/мин. Он является прообразом всех современных четырехтактных двигателей.

Несколькими годами позже был изобретен новый тип силовой установки — дизельный двигатель. Его изобретатель Рудольф Дизель (Rudolf Diesel, 1858-1913 гг.) разрабатывал холодильные установки в компании «Fa. Lindes Eismaschinen». Тщательно изучая холодильное оборудование и теплотехнику, он разработал паровую машину, работавшую на аммиаке. Работы с перегретым паром навели Дизеля на идею создать двигатель, в котором сильно сжатый воздух будет работать при высокой температуре. Такой тепловой двигатель по экономичности должен был превзойти все остальные конструкции. Высоких температур Дизель хотел достичь при помощи сжатия воздуха до 250 бар. Для предотвращения преждевременного воспламенения топливо должно было впрыскиваться в воздух в цилиндре двигателя только в конце такта сжатия. При выборе рабочего цикла Дизель все же допустил ошибку, выбрав цикл Карно, который состоит из двух изоэнтропийных и двух изотермических изменений состояния газа и имеет наилучший термический коэффициент полезного действия из всех термодинамических циклов. Цикл Карно все же не подходит в качестве рабочего цикла для двигателя внутреннего сгорания, так как изотермическое горение в двигателе невозможно. К тому же получаемая полезная работа при цикле Карно настолько мала, что покрывает только потери на трение двигателя. Это происходит из-за небольшой площади цикла (замкнутого процесса), что видно на рисунке.

Вскоре Дизель обнаружил, что его двигатель может работать и без использования цикла Карно. Изобретатель запатентовал свой новый принцип работы мотора и начал искать предприятие, способное создать его конструкцию в металле. После длительных переговоров компания «MAN» в Аугсбурге согласилась построить двигатель по чертежам Дизеля. Первый опытный образец, созданный в 1893 г., был четырехтактным, не имел системы охлаждения и запускался с помощью внешнего механического привода. Первоначально предполагалось использовать в качестве топлива бензин, но эти попытки оказались неудачными. В то же время без системы охлаждения конструкция быстро перегревалась, а система непосредственного впрыска топлива просто не работала, поскольку производство того времени было неспособно создать топливный насос с требуемой точностью изготовления деталей.

Изобретатель изменил принцип подачи топлива, в качестве которого был выбран керосин. Теперь он впрыскивался в цилиндр в момент воспламенения с помощью сжатого воздуха. Для предотвращения перегрева двигателя была разработана система водяного охлаждения. Впервые видоизмененный двигатель Дизеля самостоятельно заработал в 1894 г. Потребовалось еще множество опытов и конструктивных изменений, прежде чем двигатель был готов к использованию. В 1897 г. Дизель продемонстрировал свой двигатель большому кругу заинтересованных лиц. На испытательном стенде силовой агрегат Дизеля развил мощность 17,7 л.с. при 154 об/мин, а расход топлива составил 324 грамма/кВт*час. С таким низким расходом топлива двигатель Дизеля превзошел все тепловые моторы, став фактически самым экономичным тепловым двигателем своего времени. Превосходство в расходе топлива дизельный двигатель сохраняет и в настоящее время.

Сегодня бензиновый двигатель с принудительным искровым зажиганием очень часто называют двигателем Отто, а двигатели с самовоспламенением смеси от сжатия — дизельным двигателем. Таким образом, сохранена славная память о двух великих моторостроителях — Николаусе Августе Отто и Рудольфе Дизеле.

Источник

Adblock
detector