Двигатель внутреннего сгорания - моменты истории и перспектива.

Р.С.Кудрявцев

Нижегородская область, г.о.г. Шахунья

ГБПОУ «Шахунский агропромышленный техникум»

Н.И.Суслова, преподаватель

ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ – МОМЕНТЫ ИСТОРИИ И ПЕРСПЕКТИВА.

Я будущий техник по специальности 35.02.07 «Механизация сельского хозяйства». Для освоения одного из видов профессиональной деятельности – эксплуатация сельскохозяйственной техники, важно не только правильно комплектовать машинно-тракторный  агрегат, проводить на нем механизированные сельскохозяйственные работы, но и определять рациональный состав агрегатов и их эксплуатационные характеристики. Поэтому меня заинтересовала история возникновения и развития двигателя внутреннего сгорания (ДВС).

       Мы живём в век электричества и компьютерной техники, но можно утверждать, что и в век ДВС. Объём автомобильных перевозок ,по данным федеральной службы государственной статистики России за 2013 год, составляет 6893 млн. тонн, что в пять раз превышает объём железнодорожных перевозок и в 18 раз - объём перевозок, выполнявшихся морским флотом. О широкой распространенности ДВС свидетельствует и тот факт, что суммарная установленная мощность двигателей внутреннего сгорания в пять раз превосходит мощность всех стационарных электростанций мира. В настоящее время никого не удивишь использованием ДВС.

        История возникновения ДВС уходит далеко в прошлое.

Записи о попытках построить самоходные средства передвижения были уже в XV — XVI вв. Правда, силовыми установками этих «средств передвижения» была мускульная сила человека. Одной из первых достаточно хорошо известной самоходной установкой с «мускульным двигателем» является коляска с ручным приводом безногого часовщика из Нюрнберга Стефана Фарфлера, которую он соорудил в 1655 г.

Наибольшую известность в России получила «самобеглая коляска», построенная в Петербурге крестьянином Л. Л. Шамшуренковым в 1752 г.

    Конечно, интересно было узнать о работе нашего земляка И. П. Кулибина , механика-изобретателя, прозванного «нижегородским Архимедом». Он составил проект в 1784 г., а в 1791 г. построил свою «самокатку». В ней впервые для обеспечения равномерности хода были применены подшипники качения и маховик. Самым интересным элементом кулибинской "самоходки" был механизм для смены передач, являющийся и сегодня неотъемлемой частью трансмиссии всех автомобилей с двигателями внутреннего сгорания.

    Совершенствование паровых машин и развитие ДВС во второй половине                                                                                                            XIX в. сопровождалось попытками ряда изобретателей использовать электрическую энергию для транспортных двигателей. Накануне третьего тысячелетия Россия отметила столетие со дня использования городского наземного электрического транспорта — трамвая. Первый электрический трамвай в Российской империи был пущен 1 июня  1892 года в Киеве, второй 1896 — в Нижнем Новгороде, где было открыто 1-е в России регулярное движение трамваев.

     Наука не стоит на месте. Попытки создания поршневых ДВС предпринимались                                                                                                              еще в конце XVIII в. Так, в 1799 г. англичанин Д. Барбер предложил двигатель, работавший на смеси воздуха с газом, полученным путем перегонки древесины. Другой изобретатель газового двигателя Этьен Ленуар использовал в качестве топлива светильный газ. Еще в 1801 г. француз Филипп де Бонне предложил проект газового двигателя. Появление этого проекта считается датой рождения идеи электрического воспламенения топливо-воздушной смеси. Рудольф Дизель, получил в 1892 г. патент на двигатель с самовоспламенением смеси воздуха с жидким топливом за счет теплоты, выделяющейся при сжатии. Настоящее рождение дизеля состоялось 28 января 1897 года, когда был  получен первый образец, пригодный для серийного производства. КПД агрегата оказался почти вдвое выше, чем у двигателей других типов и составил 28%. Современные дизельные двигатели обычно имеют коэффициент полезного действия до 40-45 %, некоторые малооборотные крупные двигатели — свыше 50 %.                          

     Первый стационарный двигатель нового типа, работающий по четырехтактному циклу с предварительным сжатием смеси, был спроектирован и построен в 1862 г. кельнским механиком Н. Отто. 

    Следует отметить, что первые, работающие на легких фракциях перегонки нефти, были созданы в России. Так, в 1879 г. русским моряком И. С. Костовичем был спроектирован ив 1885 г. успешно прошел испытания 8-цилиндровый бензиновый двигатель малой массы и большой мощности. Этот двигатель предназначался для воздухоплавательных аппаратов.      В 1899 г. в Петербурге создан первый в мире экономичный и работоспособный двигатель с воспламенением от сжатия. В России в течение короткого времени была усовершенствована конструкция нового двигателя — бескомпрессорного дизеля, и уже в 1901 г. в России были построены бескомпрессорные дизели конструкции Г. В. Тринклера, а конструкции Я. В. Мамина — в 1910 г. 

    Русский         конструктор Е.А.Яковлев спроектировал и построил моторный экипаж с керосиновым двигателем. Керосиновые двигатели                                      были экономичнее паровых и одинаковы с газовыми, но представляли значительно большие удобства для мелкой промышленности и сельского хозяйства, особенно в России, где газовых заводов было не более десятка. Они и обслуживали только освещение в крупнейших городах. 

     Успешно работали над созданием экипажей и двигателей русские изобретатели и конструкторы: Ф. А. Блинов, Хайданов, Гурьев, Махчанский и многие другие. 

      Основными критериями при конструировании и производстве двигателей вплоть до     70-х годов XX в. оставалось стремление к повышению литровой мощности, а следовательно, и к получению наиболее компактного двигателя. Последние 10 — 15 лет XX в. главными критериями для любого двигателя стали постоянно растущие требования и нормы по экологической чистоте двигателей и прежде всего по снижению токсичности отработавших газов при обеспечении хорошей экономичности и высокой мощности. Наряду с дизельными двигателями очень часто используются сейчас  и карбюраторные двигатели. Я узнал, что главным отличием дизельных двигателей от карбюраторных является отсутствие свечей и системы зажигания. Это связано с высоким давлением, под которым подается топливо непосредственно в цилиндр при помощи  форсунки, и высокой температурой. Поэтому топливо воспламеняется само. Таким образом система зажигания не нужна…

 Карбюраторные двигатели, долгие годы не имевшие конкурентов по компактности и литровой мощности, не отвечают сегодня экологическим требованиям. Эти требования и жесткие условия конкуренции на мировом рынке достаточно быстро изменили типаж силовых установок для транспортных средств и прежде всего для легкового транспорта. Сегодня различные системы впрыска топлива с различными системами управления, включая электронные, практически полностью вытеснили использование карбюраторов на двигателях легковых автомобилей.  

На мой взгляд, Россия имеет хороший научно-исследовательский потенциал создания перспективных двигателей, есть квалифицированные специалисты, способные достаточно быстро выполнить заказ времени.                                                                                      За последние 8 — 10 лет разработаны и изготовлены принципиально новые опытные образцы двигателей с регулируемым рабочим объемом, а также с регулируемой степенью сжатия. В 1995 г. разработана и внедрена на Заволжском моторном заводе и на автозаводе в г. Нижний Новгород микропроцессорная система управлением топливоподачей и зажиганием, обеспечивающая выполнение экологических норм ЕВРО-1. Разработаны и изготовлены образцы двигателей с микропроцессорной системой управления топливоподачей и нейтрализаторами, удовлетворяющие экологические требования ЕВРО-2. В этот период учеными и специалистами «Центрального научно-исследовательского автомобильного и автомоторного института» разработаны и созданы: перспективный турбокомпаундный дизель, серия дизельных и бензиновых экологически чистых двигателей традиционной компоновки, двигатели, работающие на водородном топливе. Именно поршневые ДВС до настоящего времени являются основным видом силовых установок, преимущественно используемых на автомобилях, тракторах, сельскохозяйственных, дорожно-транспортных и строительных машинах. Основные конкуренты поршневых двигателей — газотурбинные и электрические, солнечные и реактивные силовые установки — пока еще не вышли из этапа создания экспериментальных образцов и небольших опытных партий.

Я, будущий техник-механик, буду следить за развитием автопрома России, и совершенстве овладею профессиональными и общими компетенциями, которые, несомненно, помогут мне в работе.

Библиографический список

1. Дьяченко В.Г. Теория двигателей внутреннего сгорания / В.Г. Дьяченко. - Харьков: ХНАДУ, 2009. - 500 с.
2. Дятчин Н.И. История развития техники: Учебное пособие / Н.И. Дятчин. - Ростов н/Д.: Феникс, 2001. - 320 с.
3. https://ru.wikipedia.org/wiki/Тяговый_электродвигатель
4. http://www.studfiles.ru/preview/4546616/