ประวัติความเป็นมาของการสร้างและการผลิตเครื่องยนต์สันดาปภายใน ประวัติความเป็นมาของการสร้างเครื่องยนต์สันดาปภายใน

มันเป็นการขนส่งโดยเฉพาะ เขากินส่วนผสมของเชื้อเพลิงเหลวกับอากาศอย่างประหยัด ความเร็วในการหมุนของเพลาสูงกว่าเครื่องยนต์แก๊ส 4-5 เท่า และกำลังลิตร (hp/l) เป็นสองเท่า มีมวลต่อหน่วยกำลังน้อยกว่า

เครื่องยนต์เบนซ์รุ่นแรกมีความเร็วเพลาไม่เกิน 400 รอบต่อนาที และเบนซ์ก็พิสูจน์ให้เห็นถึงความล่าช้านี้ด้วยความทนทานและความเงียบของเครื่องยนต์ กลไกข้อเหวี่ยงยังคงเปิดอยู่ เช่นเดียวกับเครื่องยนต์ที่อยู่นิ่ง สิ่งที่น่าสนใจที่สุดเกี่ยวกับเครื่องยนต์เบนซ์คือการจุดระเบิดด้วยไฟฟ้าของส่วนผสมซึ่งโดยพื้นฐานแล้วจะเหมือนกับเครื่องยนต์ในปัจจุบัน น่าเสียดายที่มันทำงานไม่เสถียรมาก

กำลังเครื่องยนต์เพิ่มขึ้น

การเพิ่มกำลังเครื่องยนต์และความเร็วของรถจึงไม่ใช่เรื่องง่าย หากคุณเพิ่มเส้นผ่านศูนย์กลางของกระบอกสูบ แรงที่กระทำต่อผนังและส่วนของกลไกข้อเหวี่ยงจะเพิ่มขึ้น หากคุณเพิ่มความยาวระยะชักของลูกสูบ จะวางกระบอกสูบบนรถได้ยาก และขนาดของชิ้นส่วนข้อเหวี่ยงก็จะเพิ่มขึ้น ในทั้งสองกรณีเครื่องยนต์จะหนักขึ้น สถานการณ์เหล่านี้ทำให้นักออกแบบมีแนวคิดที่จะคูณจำนวนกระบอกสูบ เดมเลอร์สร้างเครื่องยนต์รุ่นแรกสุดด้วยเครื่องยนต์สองสูบ (รูปตัวยู) และในปี พ.ศ. 2434 ได้สร้างเครื่องยนต์สี่สูบตัวแรก

การเพิ่มจำนวนกระบอกสูบไม่เพียงแต่ทำให้เครื่องยนต์มีขนาดกะทัดรัดมากขึ้นในขณะที่มีกำลังเพิ่มขึ้น แต่ยังช่วยให้เดินเรียบขึ้นอีกด้วย ในเครื่องยนต์สี่สูบ แต่ละจังหวะกำลังจะเกิดขึ้นครึ่งหนึ่งของรอบการหมุนของเพลาข้อเหวี่ยง ในขณะที่เครื่องยนต์สูบเดียวจะเกิดขึ้นในสองครั้ง ในเวลาเดียวกัน การออกแบบและการประกอบเครื่องยนต์ที่มีหลายกระบอกสูบมีความซับซ้อนมากขึ้น โดยเกิดการบิดเบี้ยวและการโก่งตัวของเพลา จำเป็นต้องแนะนำน้ำหนักถ่วง เพิ่มจำนวนการรองรับ และติดตั้งเพลาปรับสมดุลเสริมในบริเวณใกล้เคียง

ในช่วงปลายศตวรรษ หลายบริษัทผลิตเครื่องยนต์หนึ่ง สอง และสี่สูบพร้อมกัน พวกเขาพยายามใช้กระบอกสูบเดียวกันกับเครื่องยนต์ของบริษัททั้งหมดเพื่อสร้างการผลิตจำนวนมากและลดความยุ่งยากในการเปลี่ยนในกรณีที่เกิดความเสียหาย พวกเขายังพยายามทำให้ฝาสูบถอดออกได้ (เหมือนที่ทำอยู่ตอนนี้) เพื่ออำนวยความสะดวกในการประกอบเครื่องยนต์และการบำรุงรักษาวาล์ว แต่พวกเขาไม่สามารถทำให้ช่องว่างระหว่างหัวกับกระบอกสูบแน่นหนาได้ ความร้อนทำให้เกิดการเสียรูปของศีรษะ ความแน่นขาด จากนั้นพวกเขาก็เริ่มหล่อกระบอกสูบพร้อมกับหัวและเพื่อเข้าถึงวาล์วพวกเขาทำฟักด้วยปลั๊กเกลียว การคัดเลือกนักแสดงมีความซับซ้อน ดังนั้นแจ็คเก็ตระบายความร้อนด้วยน้ำจึงสามารถถอดออกได้ (จึงเป็นที่มาของชื่อ) ทำจากทองเหลืองหรือทองแดง มันถูกยึดด้วยสกรู

ระบบจำหน่ายสถานที่สำคัญถูกครอบครองนั่นคือ เติมถังด้วยส่วนผสมที่ติดไฟได้และทำความสะอาดจากก๊าซ ในเครื่องยนต์ยุคแรกทั้งหมด ส่วนผสมถูกฉีดเข้าไปในกระบอกสูบโดยวาล์วก้านอัตโนมัติ - "แผ่น" บนก้านเหมือนเห็ดที่พลิกคว่ำ รูปร่างของวาล์วคล้ายกับของปัจจุบัน โดยเปิดขึ้นเนื่องจากสุญญากาศในกระบอกสูบระหว่างจังหวะไอดี และเวลาที่เหลือถูกเก็บไว้ในตำแหน่งปิดโดยสปริงและแรงดันในกระบอกสูบ แม้จะมีการติดขัดบ่อยครั้ง แต่ความเรียบง่ายของการออกแบบวาล์วดังกล่าวดึงดูดผู้เชี่ยวชาญมาจนถึงปีแรกของศตวรรษที่ 20 จากนั้นเมื่อความเร็วการหมุนของเพลาเพิ่มขึ้น พวกเขาก็เปลี่ยนไปใช้วาล์วควบคุม

ตั้งแต่เริ่มแรก วาล์วไอเสียถูกควบคุมเหมือนกับแกนหมุนของเครื่องยนต์ไอน้ำ โดยใช้ลูกเบี้ยวและก้าน ด้วยการละทิ้งวาล์วอัตโนมัติและจำนวนกระบอกสูบที่เพิ่มขึ้น จำนวนความผิดปกติก็เพิ่มขึ้นเช่นกัน สิ่งนี้กระตุ้นให้นักออกแบบคิดถึงเพลาเดี่ยวที่มีลูกเบี้ยวแทนที่จะเป็นเพลาเยื้องศูนย์ที่ขับเคลื่อนด้วยเพลาข้อเหวี่ยง มีการติดตั้งลูกเบี้ยวเพื่อให้ส่วนที่ยื่นออกมายกก้านวาล์วในเวลาที่เหมาะสม เมื่อลูกเบี้ยวเคลื่อนที่ต่อไป สปริงก็ทำให้วาล์วปิดอยู่ การออกแบบกลไกการกระจายได้รับการออกแบบที่คงอยู่มาจนถึงทุกวันนี้ เพื่อชดเชยความไม่สมบูรณ์ของคาร์บูเรเตอร์ในเวลานั้นกลไกนี้ได้รับอีกหนึ่งฟังก์ชัน: ผู้ขับขี่สามารถใช้คันโยกพิเศษ (อีกอัน!) - สวิตช์ - เพื่อเคลื่อนเพลาลูกเบี้ยวและถอดลูกเบี้ยวออกจากใต้วาล์วโดยหยุดชั่วคราว การกระทำของพวกเขา

แม้ว่าดูเหมือนว่าเครื่องยนต์ของรถยนต์จะแตกต่างจากเครื่องยนต์ที่อยู่กับที่ แต่สามารถระบายความร้อนด้วยการไหลของอากาศที่เข้ามา แต่ในไม่ช้านักออกแบบก็สรุปได้ว่าการระบายความร้อนด้วยน้ำมีประสิทธิภาพมากกว่า มันต้องผ่านการพัฒนาหลายขั้นตอนจนกระทั่งหม้อน้ำคดเคี้ยวขยายตัว ซึ่งบางครั้งก็ล้อมรอบฝากระโปรงเครื่องยนต์ทั้งหมด คอยล์แม้จะมีขนาดใหญ่ มีมวลมากและเกิดความล้มเหลวได้ แต่ก็กินเวลาประมาณ 15 ปี Mercedes รุ่น (1901) เป็นรุ่นแรกที่ใช้หม้อน้ำแบบท่อหรือแบบรังผึ้งที่คุ้นเคยในปัจจุบันซึ่งมีพื้นผิวระบายความร้อนขนาดใหญ่ซึ่งทำให้รูปลักษณ์ของรถเปลี่ยนไป ในตอนท้ายของศตวรรษที่ 19 ปั๊มน้ำที่หมุนด้วยเพลาข้อเหวี่ยงปรากฏขึ้น ในการเป่าลมผ่านหม้อน้ำ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในระหว่างการขับขี่ช้าๆ มีการใช้พัดลม ซึ่งอยู่ด้านหลังหม้อน้ำหรือรวมกับมู่เล่ของเครื่องยนต์ (ในกรณีนี้ มีการวางปลอกไว้ใต้เครื่องยนต์เพื่อปิดผนึกห้องเครื่อง)

เมื่อต้นศตวรรษที่ 20 ได้มีการสร้างระบบหล่อลื่นเครื่องยนต์แบบสาด การตักที่หัวด้านล่างของก้านสูบทำให้น้ำมันที่เต็มห้องข้อเหวี่ยงปั่นป่วน และหยดลงไปเพื่อหล่อลื่นกระบอกสูบและแบริ่ง เพื่อหล่อลื่นกลไกอื่น ๆ ของรถ ตั้งใจจะใช้แบตเตอรี่ "หยด" ทั้งหมดซึ่งอยู่ที่แผงด้านหน้าหรือด้านข้างของตัวถัง ในบางครั้งผู้ขับขี่หรือผู้ช่วยจะกดปุ่มหยด

ในการพัฒนาอุปกรณ์ที่ออกแบบมาเพื่อจ่ายส่วนผสมลงในกระบอกสูบและจุดติดไฟ จำเป็นต้องสัมผัสกับสาขาวิชาวิทยาศาสตร์ที่ค่อนข้างใหม่ ได้แก่ วิศวกรรมไฟฟ้า แก๊ส และอุทกพลศาสตร์

ก่อนที่รถยนต์จะถือกำเนิดขึ้น ปืนฉีดเป็นที่รู้จักมานาน มันคุ้มค่าที่จะวางไว้บนเส้นทางของน้ำมันเบนซินจากถังไปยังเครื่องยนต์ และสูญญากาศในกระบอกสูบระหว่างจังหวะไอดีจะสร้างกระแสลมและพ่นน้ำมันเบนซิน เมื่อผสมกับอากาศจะเกิดเป็นส่วนผสมที่ติดไฟได้ อย่างไรก็ตาม นักออกแบบเชื่อว่าการออกแบบแบบ "ช่างตัดผม" ดังกล่าวละเอียดอ่อนเกินไปสำหรับเครื่องยนต์ดิบในยุคนั้น

การเกิดขึ้นของคาร์บูเรเตอร์

มีการคิดค้นคาร์บูเรเตอร์ที่ซับซ้อนหลายแบบ การทำงานของคาร์บูเรเตอร์ Marcus มีลักษณะคล้ายกับกระบวนการพ่นสีจากแปรง (จึงเป็นที่มาของชื่อคาร์บูเรเตอร์แบบแปรง) ในคาร์บูเรเตอร์แบบ "เดือดพล่าน" (ปั่นป่วน) ของเบนซ์ อากาศถูกบังคับผ่านความหนาของน้ำมันเบนซินในถัง ชั้นของน้ำมันเบนซินบางลงเมื่อถูกใช้ และส่วนผสมก็อิ่มตัวน้อยลง อุปกรณ์ทำงานได้ตามปกติเฉพาะตอนเริ่มต้นการเดินทางเท่านั้น พวกเขาละทิ้งคาร์บูเรเตอร์ไส้ตะเกียงเพราะเนื่องจากสุญญากาศในกระบอกสูบบางครั้งไส้ตะเกียงเองก็ถูกดูดเข้าไปและเครื่องยนต์ก็หยุดทำงาน เมื่อใช้คาร์บูเรเตอร์พื้นผิว ผู้ขับขี่ต้องตรวจสอบระดับน้ำมันเบนซินอย่างต่อเนื่อง

เมื่อล้มเหลวในการบรรลุผลตามที่ต้องการ นักออกแบบจึงหันไปหาปืนสเปรย์ที่ถูกปฏิเสธ คาร์บูเรเตอร์แบบสเปรย์ Daimler และ Maybach ประกอบด้วยห้องลอยและห้องผสม ระดับน้ำมันเชื้อเพลิงคงที่จะถูกรักษาไว้โดยอัตโนมัติในห้องลูกลอย ต้องขอบคุณสุญญากาศ น้ำมันเบนซินจึงออกมาจากหัวฉีดของห้องผสมในรูปแบบเดียวกับขวดสเปรย์ โดยหลักการแล้วโครงการนี้ยังคงอยู่มาจนถึงทุกวันนี้

ระบบจุดระเบิด

โซลูชันการออกแบบที่หลากหลายยังเป็นเรื่องปกติสำหรับระบบจุดระเบิดเร็วอีกด้วย “ประสิทธิภาพ” ของพวกเขาเห็นได้จากคำว่า “การจุดระเบิดที่ดี!” ซึ่งผู้ขับขี่รถยนต์เคยทักทายกัน และตอนนี้ในหมู่ผู้ขับขี่คำว่า "การจุดระเบิดเป็นเวลานาน" (การลากรถที่ล้มเหลว) ได้ถูกเก็บรักษาไว้

อุปกรณ์ไฟฟ้าของเลอนัวร์ไม่สมบูรณ์แบบมากจนรถยนต์เบนซ์คันแรกที่ติดตั้งอุปกรณ์ดังกล่าวสามารถทำงานได้เฉพาะบนถนนที่เรียบมาก ในสภาพอากาศแห้ง และใกล้กับสถานีชาร์จ หรือมีเซลล์ Bunsen แห้ง "อยู่บนรถ" พวกเขาพยายามแทนที่ด้วยไดนาโม แต่มันไม่ทำงานที่ความเร็วต่ำ ในการสตาร์ทเครื่องยนต์จำเป็นต้องหมุนเพลาอย่างแรงด้วยตนเองหรือเร่งความเร็วรถในทางใดทางหนึ่ง แบตเตอรี่กรดยังคงหนักมาก พลังอ่อน และเสื่อมสภาพจากการสั่น

ผู้ผลิตรถยนต์หลายรายได้รับความสนใจจาก "ระบบจุดระเบิดแบบดึงออกด้วยแม่เหล็ก" ซึ่งคิดค้นขึ้นในปี พ.ศ. 2438 โดยวิศวกรไฟฟ้าชาวเยอรมัน Robert Bosch (พ.ศ. 2404 - 2485) ระบบนี้สร้างกระแสไฟฟ้าโดยการเคลื่อนกระดองในสนามไฟฟ้าระหว่างขั้วของแม่เหล็ก ในขณะที่กระแสไฟฟ้าแรงที่สุด วงจรไฟฟ้าถูกหักโดยแรงผลักที่ขับเคลื่อนโดยกระดอง การแตกร้าวเกิดขึ้นในห้องเผาไหม้ ประกายไฟปรากฏขึ้นเพื่อจุดส่วนผสม ระบบทำงานได้อย่างน่าเชื่อถือหากรอบเครื่องยนต์ไม่เกิน 300 รอบต่อนาที

G. Daimler และ V. Maybach ซึ่งมีความเร็วรอบเครื่องยนต์สูง ไม่พอใจกับระบบจุดระเบิดด้วยไฟฟ้าในขณะนั้น ดังนั้นจนถึงปลายศตวรรษที่ 19 รถยนต์เดมเลอร์จึงใช้หลอดเรืองแสงแพลตตินัมแม้ว่าจะมีราคาสูง อันตรายจากไฟไหม้ และความจริงที่ว่ามันมักจะทำให้เกิดการจุดระเบิดของส่วนผสมก่อนเวลาอันควร ในเยอรมนี ได้มีการเตรียมร่างกฎหมายห้ามการจุดไฟด้วยแสงด้วย เดมเลอร์เป็นรายแรกที่ใช้เครื่องแมกนีโตอิเล็กทริกที่มีขดลวดกระดองสองตัวที่เสนอโดย R. Bosch ในรถยนต์ที่ใช้งานจริง มันถูกเรียกว่า "แมกนีโตไฟฟ้าแรงสูง" ทำให้สามารถจุดระเบิดได้อย่างน่าเชื่อถือและไม่ขึ้นอยู่กับความเร็วของเครื่องยนต์ รถยนต์ที่ขับเคลื่อนด้วยแมกนีโตดำรงอยู่จนถึงทศวรรษ 1930

นี่คือวิธีการสร้างเครื่องยนต์ของรถยนต์ทีละขั้นตอน พลังของมันเพิ่มขึ้นเมื่อต้นศตวรรษที่ 20 หลายสิบเท่าและพลังจำเพาะของมันเพิ่มขึ้น 7 เท่า อัตราสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงต่อ 1 ลิตร กับ. ลดลงครึ่งหนึ่ง ความคล้ายคลึงกันกับเครื่องยนต์ที่อยู่กับที่เกือบจะสูญหายไป ยกเว้นเครื่องยนต์ทั่วไปส่วนใหญ่

เครื่องยนต์สันดาปภายใน (ICE) ที่มีประสิทธิภาพอย่างแท้จริงเครื่องแรกปรากฏตัวในประเทศเยอรมนีในปี พ.ศ. 2421 แต่ประวัติศาสตร์ของการสร้างเครื่องยนต์สันดาปภายในมีรากฐานมาจากประเทศฝรั่งเศส ใน 1860 นักประดิษฐ์ชาวฝรั่งเศส เอตเวน เลอนัวร์ประดิษฐ์ เครื่องยนต์สันดาปภายในเครื่องแรก. แต่หน่วยนี้ไม่สมบูรณ์ มีประสิทธิภาพต่ำ และไม่สามารถนำมาใช้ในทางปฏิบัติได้ นักประดิษฐ์ชาวฝรั่งเศสอีกคนเข้ามาช่วยเหลือ โบ เดอ โรชาซึ่งในปี พ.ศ. 2405 ได้เสนอให้ใช้วงจรสี่จังหวะในเครื่องยนต์นี้:
1. การดูด
2. การบีบอัด
3. การเผาไหม้และการขยายตัว
4. ไอเสีย
มันเป็นโครงการนี้ที่นักประดิษฐ์ชาวเยอรมันใช้ นิโคลัส ออตโตสร้างขึ้นในปี พ.ศ. 2421 เครื่องยนต์สันดาปภายในสี่จังหวะแรกประสิทธิภาพถึง 22% ซึ่งเกินค่าที่ได้รับอย่างมากจากการใช้เครื่องยนต์ประเภทก่อนหน้าทั้งหมด

รถคันแรกที่มีเครื่องยนต์สันดาปภายในสี่จังหวะคือรถสามล้อของ Karl Benz ซึ่งสร้างขึ้นในปี พ.ศ. 2428 หนึ่งปีต่อมา (พ.ศ. 2429) มีตัวเลือกปรากฏขึ้น

เครื่องยนต์สันดาปภายใน (ICE) เครื่องแรกถูกประดิษฐ์ขึ้นโดยวิศวกรชาวฝรั่งเศส เลอนัวร์ ในปี พ.ศ. 2403 เครื่องยนต์นี้จำลองเครื่องยนต์ไอน้ำเป็นส่วนใหญ่และใช้ก๊าซส่องสว่างในวงจรสองจังหวะโดยไม่มีการบีบอัด พลังของเครื่องยนต์ดังกล่าวอยู่ที่ประมาณ 8 แรงม้า ประสิทธิภาพประมาณ 5% เครื่องยนต์เลอนัวร์นี้เทอะทะมากดังนั้นจึงไม่พบการใช้งานอีกต่อไป

7 ปีต่อมา N. Otto วิศวกรชาวเยอรมัน (พ.ศ. 2410) ได้สร้างเครื่องยนต์จุดระเบิดแบบอัด 4 จังหวะ เครื่องยนต์นี้มีกำลัง 2 แรงม้า ด้วยความเร็ว 150 รอบต่อนาที และอยู่ในการผลิตจำนวนมากแล้ว

เครื่องยนต์ 10 แรงม้า มีประสิทธิภาพ 17% มวล 4,600 กิโลกรัม และมีการใช้อย่างแพร่หลาย โดยรวมแล้วมีการผลิตเครื่องยนต์เหล่านี้มากกว่า 6,000 เครื่อง

ภายในปี 1880 กำลังเครื่องยนต์เพิ่มขึ้นเป็น 100 แรงม้า

รูปที่ 3 เครื่องยนต์เลอนัวร์: 1 – แกนม้วนสาย; 2 – ช่องระบายความร้อนของกระบอกสูบ: 3 – หัวเทียน: 4 – ลูกสูบ: 5 – ก้านลูกสูบ: 6 – ก้านสูบ: 7 – แผ่นหน้าสัมผัสจุดระเบิด: 8 – แกนสปูล: 9 – เพลาข้อเหวี่ยงพร้อมมู่เล่: 10 – แกนสปูลเยื้องศูนย์

ในปี พ.ศ. 2428 ในรัสเซีย กัปตันกองเรือบอลติก I.S. Kostovich ได้สร้างเครื่องยนต์ขนาด 80 แรงม้าสำหรับการบิน ด้วยน้ำหนัก 240 กก. ในเวลาเดียวกันในเยอรมนี G. Daimler และ K. Benz ได้สร้างเครื่องยนต์พลังงานต่ำสำหรับรถยนต์ที่ขับเคลื่อนด้วยตัวเองซึ่งเป็นอิสระจากเขา ปีนี้ถือเป็นจุดเริ่มต้นของยุคแห่งยานยนต์

ในช่วงปลายศตวรรษที่ 19 วิศวกรชาวเยอรมัน ดีเซล ได้สร้างและจดสิทธิบัตรเครื่องยนต์ ซึ่งต่อมาเริ่มเรียกว่าเครื่องยนต์ดีเซลตามชื่อผู้เขียน เชื้อเพลิงในเครื่องยนต์ดีเซลถูกจ่ายให้กับกระบอกสูบด้วยอากาศอัดจากคอมเพรสเซอร์ และจุดติดไฟด้วยการบีบอัด ประสิทธิภาพของเครื่องยนต์ดังกล่าวอยู่ที่ประมาณ 30%

ที่น่าสนใจคือไม่กี่ปีก่อนดีเซล วิศวกรชาวรัสเซีย Trinkler ได้พัฒนาเครื่องยนต์ที่ใช้น้ำมันดิบแบบผสม ซึ่งเป็นวิธีการทำงานของเครื่องยนต์ดีเซลสมัยใหม่ทั้งหมด แต่ไม่ได้รับการจดสิทธิบัตร และปัจจุบันมีเพียงไม่กี่คนที่รู้จักชื่อของ Trinkler

สิ้นสุดการทำงาน -

หัวข้อนี้เป็นของส่วน:

เครื่องยนต์สันดาปภายใน

คณะ MiAS.. เนื้อหารายวิชา.. บทนำ เครื่องยนต์สันดาปภายใน บทบาทและการประยุกต์..

หากคุณต้องการเนื้อหาเพิ่มเติมในหัวข้อนี้ หรือคุณไม่พบสิ่งที่คุณกำลังมองหา เราขอแนะนำให้ใช้การค้นหาในฐานข้อมูลผลงานของเรา:

เราจะทำอย่างไรกับเนื้อหาที่ได้รับ:

หากเนื้อหานี้มีประโยชน์สำหรับคุณ คุณสามารถบันทึกลงในเพจของคุณบนโซเชียลเน็ตเวิร์ก:

ทวีต

หัวข้อทั้งหมดในส่วนนี้:

บทบาทและการประยุกต์เครื่องยนต์สันดาปภายในในการก่อสร้าง
เครื่องยนต์สันดาปภายใน (ICE) คือเครื่องยนต์ความร้อนแบบลูกสูบซึ่งกระบวนการเผาไหม้เชื้อเพลิง การปล่อยความร้อน และการแปลงเป็นงานกลเกิดขึ้นโดยตรง

กลไกพื้นฐานและระบบเครื่องยนต์
เครื่องยนต์สันดาปภายในประกอบด้วยกลไกข้อเหวี่ยง กลไกการจ่ายก๊าซ และระบบห้าระบบ: กำลัง การจุดระเบิด การหล่อลื่น การทำความเย็น และการสตาร์ท กลไกข้อเหวี่ยงถูกออกแบบให้

วัฏจักรทางทฤษฎีและวัฏจักรจริง
ลักษณะของกระบวนการทำงานในเครื่องยนต์อาจแตกต่างกัน - การจ่ายความร้อน (การเผาไหม้) เกิดขึ้นที่ปริมาตรคงที่ (ใกล้กับ TDC - เป็นเครื่องยนต์คาร์บูเรเตอร์) หรือที่ความดันคงที่

1.7.3. กระบวนการบีบอัดทำหน้าที่: 1 เพื่อขยายขีด จำกัด อุณหภูมิระหว่างกระบวนการทำงานที่เกิดขึ้น 2 เพื่อให้แน่ใจว่ามีความเป็นไปได้ที่จะได้รับสูงสุด

การถ่ายเทความร้อนระหว่างการบีบอัด
ในช่วงเริ่มแรกของการบีบอัดหลังจากปิดวาล์วไอดีหรือช่องระบายและไอเสีย อุณหภูมิของประจุที่เติมในกระบอกสูบจะต่ำกว่าอุณหภูมิของผนัง หัว และด้านล่างของลูกสูบ ดังนั้นใน

ตัวชี้วัดประสิทธิภาพ ความประหยัด และความสมบูรณ์ของการออกแบบเครื่องยนต์
ตัวชี้วัดบ่งชี้: รูปที่. 20. แผนภาพตัวบ่งชี้สี่จังหวะ

ตัวชี้วัดความเป็นพิษของก๊าซไอเสียและวิธีการลดความเป็นพิษ
วัสดุเริ่มต้นในปฏิกิริยาการเผาไหม้คืออากาศที่มีคาร์บอนประมาณ 85% ไฮโดรเจน 15% และก๊าซอื่นๆ และเชื้อเพลิงไฮโดรคาร์บอนที่มีไนโตรเจนประมาณ 77% กรด 23%

ขีดจำกัดความไวไฟของส่วนผสมอากาศ-เชื้อเพลิง
ข้าว. 24. อุณหภูมิการเผาไหม้ของส่วนผสมที่ติดไฟได้ของน้ำมันเบนซินและอากาศที่มีองค์ประกอบต่างกัน: T

การเผาไหม้ในเครื่องยนต์คาร์บูเรเตอร์
ในเครื่องยนต์คาร์บูเรเตอร์ เมื่อประกายไฟปรากฏขึ้น ส่วนผสมที่ใช้งานได้ซึ่งประกอบด้วยเชื้อเพลิงอากาศ ไอ หรือก๊าซ และก๊าซที่เหลือจะเติมปริมาตรการบีบอัด กระบวนการ

ระเบิด
การระเบิดเป็นกระบวนการทางเคมีและความร้อนที่ซับซ้อน สัญญาณภายนอกของการระเบิดคือลักษณะของเสียงโลหะดังในกระบอกสูบเครื่องยนต์ กำลังลดลง และเครื่องยนต์ร้อนจัด

การเผาไหม้ในเครื่องยนต์ดีเซล
คุณสมบัติของกระบวนการเผาไหม้, รูปที่. 28: - การจ่ายน้ำมันเชื้อเพลิงเริ่มต้นด้วยการล่วงหน้าเป็นมุม θ ถึง TDC และสิ้นสุดหลัง v.m.t.; - การเปลี่ยนแปลงความดันจาก t

รูปทรงห้องเผาไหม้ของเครื่องยนต์สันดาปภายในดีเซล
ห้องเผาไหม้ที่ไม่มีการแบ่งแยก ในห้องเผาไหม้ที่ไม่มีการแบ่งแยก รูปที่ 29 การปรับปรุงกระบวนการทำให้เป็นอะตอมของเชื้อเพลิงและการผสมกับอากาศได้มาถึงแล้ว

กลไกการจ่ายข้อเหวี่ยงและก๊าซ
3.1. กลไกข้อเหวี่ยง (รูปที่ 33) ได้รับการออกแบบมาเพื่อรับรู้แรงดันแก๊สและเปลี่ยนการเคลื่อนที่ลูกสูบไปเป็นการเคลื่อนที่แบบหมุนของเพลาข้อเหวี่ยง

การอัดบรรจุ วัตถุประสงค์ และวิธีการอัดบรรจุ
การอัดบรรจุอากาศมากเกินไปของกระบอกสูบเครื่องยนต์อาจเป็นได้ทั้งแบบไดนามิกหรือดำเนินการโดยใช้เครื่องอัดบรรจุอากาศแบบพิเศษ (คอมเพรสเซอร์) การอัดบรรจุอากาศโดยใช้ซูเปอร์ชาร์จเจอร์มีสามระบบ: ด้วย p

ระบบกำลังของเครื่องยนต์
4.1 ระบบไฟฟ้าดีเซล ระบบจ่ายไฟจ่ายเชื้อเพลิงให้กับกระบอกสูบ ในเวลาเดียวกัน จะต้องรับประกันเอาท์พุตกำลังสูง

ระบบจ่ายไฟสำหรับเครื่องยนต์คาร์บูเรเตอร์
การเตรียมและการจ่ายส่วนผสมที่ติดไฟได้ให้กับกระบอกสูบของเครื่องยนต์คาร์บูเรเตอร์การควบคุมปริมาณและส่วนประกอบนั้นดำเนินการโดยระบบจ่ายไฟซึ่งการทำงานนั้นมีอิทธิพลอย่างมากต่อ

ระบบจุดระเบิดแบบสัมผัสทรานซิสเตอร์
KTSZ เริ่มปรากฏบนรถยนต์ในยุค 60 ด้วยอัตราส่วนกำลังอัดที่เพิ่มขึ้น การใช้ส่วนผสมทำงานที่บางลง และความเร็วเพลาข้อเหวี่ยงและจำนวนกระบอกสูบที่เพิ่มขึ้น

ระบบจุดระเบิดทรานซิสเตอร์แบบไม่สัมผัส
BTSZ เริ่มถูกนำมาใช้ในยุค 80 หากใน KSZ เบรกเกอร์เปิดวงจรหลักโดยตรงใน KTSZ - วงจรควบคุมจากนั้นใน BTSZ (รูปที่ 61-63) จะไม่มีเบรกเกอร์และการควบคุมจะกลายเป็นแบบไร้สัมผัส

ระบบควบคุมเครื่องยนต์ไมโครโปรเซสเซอร์
MSUD เริ่มติดตั้งในรถยนต์ตั้งแต่กลางทศวรรษที่ 80 สำหรับรถยนต์นั่งส่วนบุคคลที่ติดตั้งระบบฉีดเชื้อเพลิง ระบบควบคุมเครื่องยนต์ตามลักษณะที่เหมาะสมและ

หมวกจำหน่าย
พื้นผิวด้านนอกของฝาครอบตัวจ่ายไฟ รวมถึงคอยล์จุดระเบิด จะต้องได้รับการดูแลให้สะอาด ด้วยผ้าคลุมแบบ “Zhiguli” ทรงสูง กระแสแรงกระตุ้นจะกระจายไปตามพื้นผิวด้านนอกสู่ลำตัว

หัวเทียน
หัวเทียนใช้เพื่อสร้างประกายไฟไฟฟ้าที่จำเป็นในการจุดชนวนส่วนผสมที่ใช้งานได้ในกระบอกสูบเครื่องยนต์

หน้าสัมผัสเบรกเกอร์
ความน่าเชื่อถือของระบบจุดระเบิดแบบคลาสสิก (KC3) ขึ้นอยู่กับเบรกเกอร์เป็นอย่างมาก มันมักจะเกิดขึ้นเกี่ยวกับเบรกเกอร์ (โดยวิธีการเช่นเดียวกับองค์ประกอบอื่น ๆ ของระบบจุดระเบิด)

ระบบหล่อลื่น ระบายความร้อน และระบบสตาร์ท
บทบัญญัติพื้นฐานระบบหล่อลื่นเครื่องยนต์ได้รับการออกแบบมาเพื่อป้องกันการสึกหรอความร้อนสูงเกินไปและการยึดเกาะของพื้นผิวที่เสียดสีและลดต้นทุนของตัวบ่งชี้

ระบบทำความเย็น
ในเครื่องยนต์ลูกสูบในระหว่างการเผาไหม้ของส่วนผสมที่ใช้งานได้อุณหภูมิในกระบอกสูบของเครื่องยนต์จะเพิ่มขึ้นเป็น 2,000-28,000 K เมื่อสิ้นสุดกระบวนการขยายตัวอุณหภูมิจะลดลงเป็น 1,000-1

ระบบสตาร์ท
การสตาร์ทเครื่องยนต์แบบลูกสูบ ค. โดยไม่คำนึงถึงประเภทและการออกแบบ จะดำเนินการโดยการหมุนเพลาข้อเหวี่ยงของเครื่องยนต์จากแหล่งพลังงานภายนอก ในกรณีนี้ความเร็วในการหมุนควรอยู่ที่ประมาณ

เชื้อเพลิง
เชื้อเพลิงสำหรับเครื่องยนต์สันดาปภายในเป็นผลิตภัณฑ์จากการกลั่นน้ำมันดิบ (น้ำมันเบนซิน, น้ำมันดีเซล) - ส่วนหลักคือไฮโดรคาร์บอน น้ำมันเบนซินผลิตขึ้นโดยการควบแน่นเศษส่วนเบาของการแปรรูปแนฟทา

น้ำมันเครื่อง
7.3.1. ข้อกำหนดสำหรับน้ำมันเครื่อง ในเครื่องยนต์แบบลูกสูบนั้นจะใช้น้ำมันที่มีต้นกำเนิดจากปิโตรเลียมเป็นหลักในการหล่อลื่นชิ้นส่วน คุณสมบัติทางเคมีฟิสิกส์ของน้ำมันเป็นตัวกำหนด

สารหล่อเย็น
ความร้อนทั้งหมด 25-35% จะถูกกำจัดออกผ่านระบบทำความเย็น ประสิทธิภาพและความน่าเชื่อถือของระบบทำความเย็นส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับคุณภาพของสารหล่อเย็น ข้อกำหนดในการทำความเย็น

แนวคิดแรกสำหรับการสร้างเครื่องยนต์สันดาปภายในมีอายุย้อนกลับไปในศตวรรษที่ 17 ในปี 1680 ฮอยเกนส์เสนอให้สร้างเครื่องยนต์ที่ขับเคลื่อนโดยการระเบิดของดินปืนในกระบอกสูบ สิทธิบัตรจำนวนหนึ่งที่เกี่ยวข้องกับการแปลงความร้อนของเชื้อเพลิงอินทรีย์ไปทำงานในกระบอกสูบของเครื่องยนต์มีอายุย้อนกลับไปตั้งแต่ปลายศตวรรษที่ 18 และต้นศตวรรษที่ 19

เครื่องยนต์ดีเซล

อย่างไรก็ตาม เครื่องยนต์ประเภทนี้รุ่นแรกที่เหมาะสำหรับการใช้งานจริงนั้นถูกสร้างขึ้นและจดสิทธิบัตรโดยเลอนัวร์ (ฝรั่งเศส) ในปี พ.ศ. 2403 เครื่องยนต์ทำงานโดยใช้แก๊สส่องสว่างโดยไม่มีการบีบอัดล่วงหน้า และมีประสิทธิภาพประมาณ 3%

ในช่วงทศวรรษที่ 70-80 ของศตวรรษที่ 19 การใช้เครื่องยนต์เบนซินแบบจุดระเบิดด้วยประกายไฟในทางปฏิบัติอย่างกว้างขวางซึ่งทำงานในวงจรการเผาไหม้ที่รวดเร็วเริ่มขึ้น ตั้งแต่ปี พ.ศ. 2428 การก่อสร้างรถยนต์ที่มีเครื่องยนต์สันดาปภายในแบบน้ำมันเบนซินเริ่มขึ้น Karl Benz, Robert Bosch (เยอรมนี) และ Daimler (ออสเตรีย) มีส่วนสนับสนุนอย่างมากในการพัฒนาเครื่องยนต์ประเภทนี้ เครื่องยนต์เหล่านี้ได้รับการพัฒนาในรัสเซียเช่นกัน - กัปตันกองเรือรัสเซีย I.S. Kostovich สร้างขึ้นในปี พ.ศ. 2422 ซึ่งเป็นเครื่องยนต์เรือเหาะที่เบาที่สุดในเวลานั้นด้วยกำลัง 80 แรงม้า ด้วยแรงโน้มถ่วงจำเพาะ 3 กก./แรงม้า เหนือกว่าวิศวกรชาวเยอรมันมาก

ขั้นตอนต่อไปในการพัฒนาเครื่องยนต์สันดาปภายในคือการสร้างเครื่องยนต์ที่เรียกว่า "ความร้อน" ซึ่งเชื้อเพลิงไม่ได้ถูกจุดไฟด้วยประกายไฟไฟฟ้า แต่โดยส่วนที่ร้อนในกระบอกสูบ เครื่องยนต์ดังกล่าวเริ่มสร้างขึ้นในต้นทศวรรษที่ 90 ของศตวรรษที่ 19

ในปี พ.ศ. 2435 รูดอล์ฟ ดีเซล วิศวกรของ MAN (เยอรมนี) ได้รับสิทธิบัตรสำหรับการออกแบบเครื่องยนต์สันดาปภายในแบบใหม่ (สิทธิบัตรหมายเลข 67207 ลงวันที่ 28 กุมภาพันธ์ พ.ศ. 2435) ในปี พ.ศ. 2436 เขาได้ตีพิมพ์โบรชัวร์เรื่อง “ทฤษฎีและการออกแบบเครื่องยนต์ความร้อนแบบสมเหตุสมผลที่ออกแบบมาเพื่อแทนที่เครื่องยนต์ไอน้ำและเครื่องยนต์อื่นๆ ที่มีอยู่ในปัจจุบัน” เครื่องยนต์ "มีเหตุผล" รับแรงดันอัดที่ 250 atm ประสิทธิภาพ 75% ทำงานตามวงจรคาร์โนต์ (การจ่ายความร้อนที่ T=const) โดยไม่มีการระบายความร้อนของกระบอกสูบ ฝุ่นเชื้อเพลิง-ถ่านหิน

มีเพียงเครื่องยนต์ที่ 4 ซึ่งมีกำลังประมาณ 20 แรงม้า แรงดันอัด 30 atm และประสิทธิภาพ 26-30% เท่านั้นที่ถูกนำเสนอสำหรับการทดสอบอย่างเป็นทางการในเดือนกุมภาพันธ์ พ.ศ. 2440 ประสิทธิภาพสูงเช่นนี้ไม่เคยมีมาก่อนในเครื่องยนต์ความร้อนใดๆ

Kostovich กับเครื่องยนต์ของเขา

วงจรของเครื่องยนต์ใหม่แตกต่างอย่างมากจากที่อธิบายไว้ในสิทธิบัตรและในโบรชัวร์ ได้นำหลักการที่รู้จักและทดสอบมาก่อนหน้านี้ไปใช้ในเครื่องยนต์ทดลองอื่น ๆ เช่น การอัดอากาศล่วงหน้าในกระบอกสูบ การจ่ายเชื้อเพลิงโดยตรงเมื่อสิ้นสุดจังหวะการอัด การจุดระเบิดเชื้อเพลิงเอง ฯลฯ ความแตกต่างระหว่างเครื่องยนต์ที่สร้างขึ้นกับสิทธิบัตรฉบับแรกและการใช้แนวคิดจากนักประดิษฐ์คนอื่นๆ ทำให้เกิดการโจมตีหลายครั้งต่อ R. Diesel การฟ้องร้องมากมายของเขา และปัญหาทางการเงิน

สิ่งนี้อาจก่อให้เกิดการเสียชีวิตอันน่าสลดใจของอาร์. ดีเซลก่อนเริ่มสงครามโลกครั้งที่ 1 อย่างไรก็ตาม เพื่อเป็นเกียรติแก่ข้อดีของ R. Diesel ในการสร้างเครื่องยนต์ใหม่และการใช้งานอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมและการขนส่ง เครื่องยนต์ที่มีการจุดระเบิดด้วยการอัดเชื้อเพลิงจึงถูกเรียกว่า "ดีเซล"

วิศวกรชาวรัสเซียได้แก้ไขปัญหาการออกแบบวิศวกรรมดีเซลหลายประการ และออกแบบชิ้นส่วนต่างๆ ซึ่งต่อมากลายเป็นที่ยอมรับโดยทั่วไป ในประเทศของเรา ปัญหาที่เกี่ยวข้องกับการใช้เครื่องยนต์ดีเซลบนเรือก็ได้รับการแก้ไขเช่นกัน ในปี พ.ศ. 2446 เรือยนต์ลำแรกของโลก "Vandal" ซึ่งเป็นเรือบรรทุกน้ำมันประเภททะเลสาบที่มีความสามารถในการบรรทุก 820 ตันและเครื่องยนต์ 4 จังหวะที่ไม่สามารถพลิกกลับได้สามลำที่มีกำลังรวม 360 แรงม้า ได้เข้าประจำการ ในปี 1908 มีการสร้างเรือยนต์เดินทะเลลำแรกของโลก - เรือบรรทุกน้ำมัน "Delo" (ต่อมา "V. Chkalov") สำหรับการเดินเรือในทะเลแคสเปียนด้วยระวางขับน้ำ 6,000 ตันพร้อมเครื่องยนต์ดีเซล 2 เครื่องขนาด 500 แรงม้าต่อลำ ตามโรงงาน "ล. โรงงาน Nobel Kolomensky และ Sormovsky เริ่มผลิตเครื่องยนต์ดีเซล

ชายผู้สร้างเครื่องยนต์ดีเซลเครื่องแรก

ในปี พ.ศ. 2436 มีการพยายามสร้างเครื่องยนต์ดังกล่าวที่โรงงาน MAN ในเมืองเอาก์สบวร์ก งานนี้ได้รับการดูแลโดยผู้เขียนเอง ในเวลาเดียวกัน เห็นได้ชัดว่าแนวคิดนี้เป็นไปไม่ได้ที่จะนำไปใช้ - เครื่องยนต์ไม่สามารถทำงานโดยใช้ฝุ่นถ่านหินได้ การเผาไหม้ที่ T=const ไม่สามารถทำได้ ในปี พ.ศ. 2437 ได้มีการสร้างเครื่องยนต์ตัวที่สองขึ้น ซึ่งสามารถทำงานได้โดยไม่ต้องบรรทุกในระยะเวลาอันสั้น เครื่องยนต์เครื่องที่ 3 ที่สร้างขึ้นในปี พ.ศ. 2438 ประสบความสำเร็จมากขึ้น มันละทิ้งข้อเสนอพื้นฐานของอาร์ดีเซล - เครื่องยนต์ใช้น้ำมันก๊าด, การทำให้เป็นละอองเชื้อเพลิงดำเนินการด้วยอากาศอัด, การเผาไหม้ดำเนินการที่ P = const, มีการระบายความร้อนด้วยน้ำของกระบอกสูบ

เนื่องจากความสำเร็จของการผลิตดีเซลในรัสเซีย เครื่องยนต์ดีเซลจึงเริ่มถูกเรียกว่า "เครื่องยนต์รัสเซีย" ในคราวเดียว รัสเซียยังคงรักษาตำแหน่งผู้นำในอุตสาหกรรมดีเซลทางทะเลจนถึงสงครามโลกครั้งที่ 1 ดังนั้นก่อนปี พ.ศ. 2455 เรือยนต์ 16 ลำที่มีกำลังเครื่องยนต์ดีเซลหลักมากกว่า 600 แรงม้าจึงถูกสร้างขึ้นทั่วโลก 14 ลำถูกสร้างขึ้นในรัสเซีย แม้ในยุค 20 แม้ว่าเศรษฐกิจของประเทศจะถูกทำลายล้างครั้งใหญ่ในช่วงสงครามโลกครั้งที่หนึ่งและสงครามกลางเมือง แต่เครื่องยนต์ครอสเฮดความเร็วต่ำทางทะเลของแบรนด์ 6 DKRN 38/50, 4DKRN 41/50 และ 6DKRN 65/86 ก็ถูกสร้างขึ้นและผลิต ในประเทศของเรา กำลังรวม 750, 500 และ 2,400 แรงม้า ตามลำดับ

เครื่องยนต์ดีเซลแบบคอมเพรสเซอร์ซึ่งจ่ายเชื้อเพลิงให้กับกระบอกสูบโดยใช้อากาศอัดจนถึงแรงดันสูง มีความโดดเด่นในการใช้งานทั่วโลกตั้งแต่เริ่มใช้งานจนถึงกลางทศวรรษที่ 30 ตามกฎแล้วเครื่องยนต์ดีเซลครอสเฮด 2 หรือ 4 จังหวะความเร็วต่ำซึ่งมักจะแสดงสองทางถูกใช้เป็นเครื่องยนต์หลัก การล้างเครื่องยนต์สันดาปภายใน 2 จังหวะดำเนินการโดยปั๊มล้างลูกสูบที่ขับเคลื่อนจากเพลาข้อเหวี่ยง

แนวคิดของเครื่องยนต์ดีเซลแบบไม่มีคอมเพรสเซอร์ ได้รับการจดสิทธิบัตรในปี พ.ศ. 2441 โดยนักศึกษาจากสถาบันเทคโนโลยีเซนต์ปีเตอร์สเบิร์ก G.V. Trinkler (ต่อมาเป็นศาสตราจารย์ที่ Gorky Institute of Water Transport Engineers) ได้รับการพัฒนาอย่างกว้างขวางในช่วงทศวรรษที่ 30 เท่านั้นเมื่อมีการสร้างอุปกรณ์เชื้อเพลิงที่เชื่อถือได้เพียงพอสำหรับการฉีดเชื้อเพลิงโดยตรงโดยใช้ปั๊มแรงดันสูง

เครื่องยนต์แรกของรูดอล์ฟ ดีเซล

ในปี พ.ศ. 2441 โรงงานเครื่องจักรกลแห่งเซนต์ปีเตอร์สเบิร์กของบริษัทลุดวิกโนเบล (ปัจจุบันคือโรงงาน
"ดีเซลรัสเซีย") ซื้อใบอนุญาตในการผลิตเครื่องยนต์ใหม่ เป้าหมายถูกกำหนดไว้เพื่อให้แน่ใจว่าเครื่องยนต์ทำงานโดยใช้เชื้อเพลิงราคาถูก - น้ำมันดิบ (แทนที่จะเป็นน้ำมันก๊าดราคาแพงที่ใช้ในตะวันตก) งานนี้แก้ไขได้สำเร็จ - ในเดือนมกราคม พ.ศ. 2442 ได้มีการทดสอบเครื่องยนต์ดีเซลเครื่องแรกที่สร้างขึ้นในรัสเซียที่มีกำลัง 20 แรงม้า ด้วยความเร็วรอบการหมุน 200 รอบต่อนาที

อุตสาหกรรมดีเซลมีการพัฒนาอย่างรวดเร็วเป็นพิเศษหลังสงครามโลกครั้งที่สอง เครื่องยนต์ดีเซลแบบออกฤทธิ์เดี่ยวแบบหมุนกลับได้แบบครอสเฮดความเร็วต่ำ 2 จังหวะที่ทำงานโดยตรงบนใบพัดได้กลายเป็นเครื่องยนต์หลักที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในกองเรือขนส่ง เครื่องยนต์ดีเซล 4 จังหวะแบบติดท้ายรถความเร็วปานกลางเคยเป็นและยังคงใช้เป็นเครื่องยนต์เสริมมาจนถึงทุกวันนี้

ในช่วงทศวรรษที่ 50 บริษัทผู้ผลิตดีเซลชั้นนำเริ่มดำเนินการเพิ่มกำลังเครื่องยนต์โดยใช้การอัดบรรจุอากาศมากเกินไปของกังหันก๊าซ ซึ่งผ่านการทดสอบและจดสิทธิบัตรโดยวิศวกร Buchi (สวิตเซอร์แลนด์) ย้อนกลับไปในปี 1925 ในเครื่องยนต์ 2 จังหวะความเร็วต่ำ ต้องขอบคุณซูเปอร์ชาร์จ ความดันที่มีประสิทธิภาพโดยเฉลี่ยในกระบอกสูบ Pe เพิ่มขึ้นจาก 4-6 กก./ซม.2 (ต้นยุค 50) เป็น 7-5-8.3 กก./ซม.2 ในยุค 60 ด้วยประสิทธิภาพที่มีประสิทธิภาพ มูลค่าเครื่องยนต์สูงถึง 38-40% ในยุค 70 ด้วยการเพิ่มกำลังเครื่องยนต์เพิ่มเติมโดยการอัดบรรจุอากาศ แรงดันประสิทธิผลโดยเฉลี่ยในกระบอกสูบจึงเพิ่มขึ้นเป็น 11-12 กก./ซม.2; เส้นผ่านศูนย์กลางกระบอกสูบสูงสุดถึง 1,050-1,060 มม. โดยมีระยะชักลูกสูบ 1900-2900 มม. และกำลังกระบอกสูบ 5,000-6,000 แรงม้า

ปัจจุบัน อุตสาหกรรมจัดหาเครื่องยนต์ทางทะเลความเร็วต่ำให้กับตลาดโลก โดยมีแรงดันกระบอกสูบที่มีประสิทธิภาพเฉลี่ย 18-19.1 กก./ซม.2 โดยมีเส้นผ่านศูนย์กลางกระบอกสูบสูงถึง 960-980 มม. และระยะชักของลูกสูบสูงถึง 3150-3420 มม. . ความจุต่อหน่วยสูงถึง 82,000-93,000 เอลส์ ด้วยประสิทธิภาพที่มีประสิทธิภาพสูงถึง 48-52% ตัวชี้วัดประสิทธิภาพดังกล่าวไม่สามารถทำได้ในเครื่องยนต์ความร้อนใดๆ

สำหรับเครื่องยนต์ 4 จังหวะความเร็วปานกลางในช่วงทศวรรษที่ 50 ความดัน Pe ที่มีประสิทธิภาพเฉลี่ยอยู่ในช่วง 6.75-8.5 กก./ซม.2 ในยุค 60 Re เพิ่มขึ้นเป็น 14-15 กก./ซม.2 ในช่วงทศวรรษที่ 70-80 บริษัทผู้ผลิตดีเซลชั้นนำทุกแห่งมีระดับ Pe อยู่ที่ 17-20 กก./ซม.2 ในเครื่องยนต์ทดลองจะได้ Pe 25-30 กก./ซม.2 เส้นผ่านศูนย์กลางกระบอกสูบสูงสุดคือ Dc = 600-650 มม. จังหวะลูกสูบ S = 600-650 มม. กำลังกระบอกสูบสูงสุด Nec = 1,500-1,650 แรงม้า ประสิทธิภาพที่มีประสิทธิภาพ 42-45% ปัจจุบันมีตัวบ่งชี้เดียวกันโดยประมาณในตลาดเครื่องยนต์ 4 จังหวะความเร็วปานกลาง

แนวโน้มการใช้เครื่องยนต์ความเร็วปานกลางในวงกว้างเนื่องจากเครื่องยนต์หลักบนเรือรบปรากฏในยุค 60 ในระดับหนึ่งมันเชื่อมโยงกับความสำเร็จของ บริษัท Pilstik (ฝรั่งเศส) ซึ่งสร้างเครื่องยนต์ RS-2 ที่มีการแข่งขันสูงตลอดจนความต้องการในการพัฒนาเรือพิเศษซึ่งกำหนดข้อ จำกัด เกี่ยวกับความสูงของเครื่องยนต์ ห้อง. ต่อจากนั้น บริษัท อื่นได้สร้างเครื่องยนต์ประเภทนี้ - V 65/65 Sulzer-MAN, 60M Mitsui, TM-620 Stork, Vyartsilya 46 เป็นต้น การปรับปรุงเพิ่มเติมของเครื่องยนต์ทางทะเลความเร็วปานกลางตามเส้นทางของการเพิ่มจังหวะลูกสูบ เพิ่มซูเปอร์ชาร์จเจอร์ และเพิ่มประสิทธิภาพของรอบการทำงานของพนักงานและประสิทธิภาพการดำเนินงานโดยการใช้เชื้อเพลิงที่เหลือจำนวนมากขึ้น ซึ่งช่วยลดการปล่อยก๊าซที่เป็นอันตรายจากก๊าซไอเสียออกสู่สิ่งแวดล้อม

เครื่องยนต์ดีเซลทางทะเล Vyartsilya

เครื่องยนต์ดีเซล 2 จังหวะความเร็วต่ำยังคงเป็นเครื่องยนต์หลักที่พบบ่อยที่สุดในเรือเดินทะเลสมัยใหม่ ในเวลาเดียวกันจากการแข่งขันที่รุนแรงมีเพียง 2 การออกแบบที่ยังคงอยู่ในตลาดสำหรับเครื่องยนต์ประเภทนี้ - บริษัท Burmeister และ Wein (เดนมาร์ก) และ Sulzer (สวิตเซอร์แลนด์) การผลิตเครื่องยนต์ความเร็วต่ำที่มีการออกแบบคล้ายกันจาก MAN (เยอรมนี), Doxford (อังกฤษ), Fiat (อิตาลี), Getaverken (สวีเดน), Stork (Holland) หยุดการผลิต

บริษัท Sulzer ได้สร้างเครื่องยนต์ RTA ที่มีประสิทธิภาพสูงในช่วงต้นทศวรรษที่ 80 แต่ยังคงลดการผลิตลงทุกปี ในปี 1996 และ 1997 บริษัทไม่ได้รับคำสั่งซื้อเครื่องยนต์ RTA เลย เป็นผลให้สัดส่วนการถือหุ้นในบริษัท New Sulzer Diesel ถูกซื้อโดยบริษัท Värtsilä (ฟินแลนด์)

บริษัท Burmeister และ Wein ได้สร้างเครื่องยนต์ MC จังหวะยาวที่ประหยัดสูงจำนวนหนึ่งในปี 1981 อย่างไรก็ตาม บริษัทไม่สามารถเอาชนะปัญหาทางการเงินได้ และสูญเสียการควบคุมการถือหุ้นให้กับ MAN สมาคม MAN-B&W ยังคงปรับปรุงเครื่องยนต์ซีรีส์ MC อย่างต่อเนื่อง โดยนำเสนอเครื่องยนต์ครอสเฮดสำหรับผู้บริโภคที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางกระบอกสูบตั้งแต่ 280 ถึง 980 มม. และมีอัตราส่วนระยะชักต่อเส้นผ่านศูนย์กลางที่ S/D = 2.8; 3.2 และ 3.8

ในรัสเซีย เครื่องยนต์ดีเซลความเร็วต่ำสมัยใหม่ได้รับการผลิตตั้งแต่ปี 1959 ที่โรงงานสร้างเครื่องจักร Bryansk ภายใต้ใบอนุญาตจาก Burmeister และ Wein มีการติดตั้งเครื่องยนต์ทั้งบนเรือในประเทศและบนเรือที่สร้างจากต่างประเทศ

การปรับปรุงเพิ่มเติมของเครื่องยนต์ครอสเฮดความเร็วต่ำเป็นไปตามแนวทางการเพิ่มกำลังด้วยซูเปอร์ชาร์จเจอร์ ลดน้ำหนักจำเพาะ เพิ่มความน่าเชื่อถือ เพิ่มอายุการใช้งานระหว่างช่องเปิด ใช้เชื้อเพลิงที่เหลือหนักที่สุด และลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกที่เป็นอันตรายสู่สิ่งแวดล้อม เมื่อพิจารณาถึงปริมาณสำรองเชื้อเพลิงปิโตรเลียมเหลวบนโลกอย่างจำกัด กำลังดำเนินการวิจัยเกี่ยวกับการใช้ฝุ่นถ่านหินเป็นเชื้อเพลิงในกระบอกสูบของเครื่องยนต์ดีเซลความเร็วต่ำ

นี่เป็นส่วนเบื้องต้นของบทความชุดหนึ่งที่กล่าวถึง เครื่องยนต์สันดาปภายในซึ่งเป็นการท่องประวัติศาสตร์สั้นๆ โดยเล่าถึงวิวัฒนาการของเครื่องยนต์สันดาปภายใน นอกจากนี้บทความนี้จะกล่าวถึงรถยนต์คันแรกด้วย

ส่วนต่อไปนี้จะอธิบายโดยละเอียดเกี่ยวกับเครื่องยนต์สันดาปภายในต่างๆ:

ก้านสูบและลูกสูบ
โรตารี
เทอร์โบเจ็ท
เจ็ต

เครื่องยนต์ถูกติดตั้งบนเรือซึ่งสามารถแล่นขึ้นไปในแม่น้ำ Saône ได้ หนึ่งปีต่อมา หลังจากการทดสอบ พี่น้องทั้งสองได้รับสิทธิบัตรการประดิษฐ์ของพวกเขา ซึ่งลงนามโดยนโปเลียน โบโนปาร์ต เป็นระยะเวลา 10 ปี

คงจะถูกต้องกว่าถ้าจะเรียกเครื่องยนต์นี้ว่าเครื่องยนต์ไอพ่น เนื่องจากหน้าที่ของมันคือสูบน้ำออกจากท่อที่อยู่ใต้ท้องเรือ...

เครื่องยนต์ประกอบด้วยห้องจุดระเบิดและห้องเผาไหม้ เครื่องสูบลมสำหรับการฉีดอากาศ ตู้จ่ายน้ำมันเชื้อเพลิง และอุปกรณ์จุดระเบิด เชื้อเพลิงสำหรับเครื่องยนต์คือฝุ่นถ่านหิน

เครื่องสูบลมฉีดกระแสอากาศผสมกับฝุ่นถ่านหินเข้าไปในห้องจุดระเบิด ซึ่งไส้ตะเกียงที่คุกรุ่นอยู่จุดไฟส่วนผสม หลังจากนั้น ส่วนผสมที่ติดไฟได้บางส่วน (ฝุ่นถ่านหินเผาไหม้ค่อนข้างช้า) เข้าไปในห้องเผาไหม้ซึ่งเผาไหม้จนหมดและเกิดการขยายตัว
ต่อไป แรงดันของก๊าซผลักน้ำออกจากท่อไอเสีย ซึ่งบังคับให้เรือเคลื่อนที่ หลังจากนั้นจึงเกิดวงจรซ้ำ
เครื่องยนต์ทำงานในโหมดพัลส์ด้วยความถี่ ~12 i/min

หลังจากนั้นไม่นาน สองพี่น้องก็ได้ปรับปรุงน้ำมันเชื้อเพลิงโดยเติมเรซินลงไป และต่อมาก็เปลี่ยนเป็นน้ำมันและออกแบบระบบหัวฉีดที่เรียบง่าย
ผ่านไปสิบปี โครงการไม่ได้รับการพัฒนาใดๆ Claude ไปอังกฤษเพื่อส่งเสริมแนวคิดเรื่องเครื่องยนต์ แต่ใช้เงินไปจนหมดและไม่ประสบผลสำเร็จ โจเซฟเริ่มถ่ายภาพและกลายเป็นผู้เขียนภาพถ่ายภาพแรกของโลกชื่อ "View from a Window"

ในฝรั่งเศส พิพิธภัณฑ์บ้าน Niepce มีการจัดแสดงแบบจำลอง "ไพเรโอโลฟอร์"

หลังจากนั้นไม่นาน de Riva ก็ติดตั้งเครื่องยนต์ของเขาบนรถเข็นสี่ล้อซึ่งตามที่นักประวัติศาสตร์กล่าวว่ากลายเป็นรถคันแรกที่มีเครื่องยนต์สันดาปภายใน

เกี่ยวกับ อเลสซานโดร โวลต้า

เป็นครั้งแรกที่ Volta วางแผ่นสังกะสีและทองแดงลงในกรดเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้าต่อเนื่อง ทำให้เกิดแหล่งกำเนิดกระแสไฟฟ้าทางเคมีแห่งแรกของโลก ("คอลัมน์โวลตา").

ในปี พ.ศ. 2319 โวลตาได้ประดิษฐ์ปืนพกที่ใช้แก๊ส - "ปืนพกโวลตา" ซึ่งก๊าซระเบิดจากประกายไฟไฟฟ้า

ในปี 1800 เขาได้สร้างแบตเตอรี่เคมี ซึ่งทำให้สามารถผลิตกระแสไฟฟ้าโดยใช้ปฏิกิริยาเคมีได้

หน่วยวัดแรงดันไฟฟ้า - โวลต์ - ตั้งชื่อตามโวลตา

ก- กระบอกสูบ บี- "หัวเทียน, ค- ลูกสูบ ดี- “บอลลูน” ที่มีไฮโดรเจน อี- วงล้อ เอฟ- วาล์วปล่อยก๊าซไอเสีย ช- ด้ามจับสำหรับควบคุมวาล์ว

ไฮโดรเจนถูกเก็บไว้ใน "บอลลูน" ที่เชื่อมต่อกันด้วยท่อเข้ากับกระบอกสูบ การจ่ายเชื้อเพลิงและอากาศตลอดจนการจุดระเบิดของส่วนผสมและการปล่อยก๊าซไอเสียดำเนินการด้วยตนเองโดยใช้คันโยก

หลักการทำงาน:

อากาศเข้าไปในห้องเผาไหม้ผ่านทางวาล์วปล่อยก๊าซไอเสีย
วาล์วกำลังปิด
เปิดวาล์วจ่ายไฮโดรเจนจากบอลลูน
ก๊อกน้ำกำลังปิดอยู่
เมื่อกดปุ่ม จะมีการจ่ายกระแสไฟฟ้าไปที่ "เทียน"
ส่วนผสมลุกเป็นไฟและยกลูกสูบขึ้น
วาล์วปล่อยก๊าซไอเสียเปิดอยู่
ลูกสูบตกลงตามน้ำหนักของมันเอง (มันหนัก) แล้วดึงเชือกซึ่งหมุนล้อผ่านบล็อก

หลังจากนั้นวงจรก็เกิดซ้ำ

ในปี 1813 de Riva ได้สร้างรถยนต์อีกคัน มันเป็นเกวียนยาวประมาณหกเมตร มีล้อเส้นผ่านศูนย์กลางสองเมตรและหนักเกือบหนึ่งตัน
รถสามารถเดินทางได้ไกล 26 เมตร พร้อมบรรทุกก้อนหิน (ประมาณ 700 ปอนด์)และชายสี่คนด้วยความเร็ว 3 กม./ชม.
แต่ละรอบเครื่องจะเคลื่อนที่ได้ 4-6 เมตร

ผู้ร่วมสมัยเพียงไม่กี่คนที่ให้ความสำคัญกับสิ่งประดิษฐ์นี้อย่างจริงจัง และ French Academy of Sciences แย้งว่าเครื่องยนต์สันดาปภายในจะไม่มีวันแข่งขันกับเครื่องยนต์ไอน้ำได้

ในปี พ.ศ. 2376นักประดิษฐ์ชาวอเมริกัน Lemuel Wellman Wright ได้จดทะเบียนสิทธิบัตรสำหรับเครื่องยนต์ก๊าซสันดาปภายในแบบ 2 จังหวะระบายความร้อนด้วยน้ำ
(ดูด้านล่าง)ในหนังสือของเขาเรื่อง "เครื่องยนต์แก๊สและน้ำมัน" เขาเขียนเกี่ยวกับเครื่องยนต์ของไรท์ดังต่อไปนี้:

“การวาดแบบเครื่องยนต์ใช้งานได้ดีมาก และรายละเอียดต่างๆ ก็ได้รับการประมวลผลอย่างระมัดระวัง การระเบิดของส่วนผสมจะกระทำโดยตรงต่อลูกสูบ ซึ่งจะหมุนเพลาข้อเหวี่ยงผ่านก้านสูบ ในลักษณะที่ปรากฏ เครื่องยนต์มีลักษณะคล้ายกับเครื่องจักรไอน้ำแรงดันสูง ซึ่งจ่ายก๊าซและอากาศโดยปั๊มจากแหล่งเก็บแยกกัน ส่วนผสมที่อยู่ในภาชนะทรงกลมถูกจุดไฟในขณะที่ลูกสูบเพิ่มขึ้นถึง TDC (จุดศูนย์กลางตายบน) และดันลง/ขึ้น เมื่อสิ้นสุดจังหวะ วาล์วจะเปิดและปล่อยก๊าซไอเสียออกสู่บรรยากาศ”

ไม่ทราบว่าเครื่องยนต์นี้เคยสร้างมาหรือไม่ แต่มีภาพวาดอยู่:

ในปี ค.ศ. 1838วิศวกรชาวอังกฤษ William Barnett ได้รับสิทธิบัตรสำหรับเครื่องยนต์สันดาปภายในสามตัว

เครื่องยนต์แรกเป็นแบบสองจังหวะแบบออกฤทธิ์เดี่ยว (เชื้อเพลิงเผาไหม้เพียงด้านเดียวของลูกสูบ)มีปั๊มแยกแก๊สและลม ส่วนผสมถูกจุดไฟในกระบอกสูบที่แยกจากกัน จากนั้นส่วนผสมที่เผาไหม้จะไหลเข้าสู่กระบอกสูบทำงาน ไอดีและไอเสียดำเนินการผ่านวาล์วเชิงกล

เครื่องยนต์ที่สองทำซ้ำในครั้งแรก แต่เป็นแบบ double-acting นั่นคือการเผาไหม้เกิดขึ้นสลับกันที่ลูกสูบทั้งสองข้าง

เครื่องยนต์ที่สามยังมีระบบดับเบิ้ลแอคชั่น แต่มีหน้าต่างทางเข้าและทางออกในผนังกระบอกสูบที่เปิดออกเมื่อลูกสูบถึงจุดสุดขั้ว (เช่นเดียวกับเครื่องยนต์สองจังหวะสมัยใหม่) ทำให้สามารถปล่อยก๊าซไอเสียได้โดยอัตโนมัติและยอมรับประจุใหม่ของส่วนผสม

คุณลักษณะที่โดดเด่นของเครื่องยนต์ Barnett คือส่วนผสมใหม่ถูกบีบอัดโดยลูกสูบก่อนจุดระเบิด

ภาพวาดเครื่องยนต์ตัวหนึ่งของ Barnett:

ในปี พ.ศ. 2396-57นักประดิษฐ์ชาวอิตาลี Eugenio Barzanti และ Felice Matteucci พัฒนาและจดสิทธิบัตรเครื่องยนต์สันดาปภายในสองสูบที่มีกำลัง 5 ลิตร/วินาที
สิทธิบัตรดังกล่าวออกโดยสำนักงานในลอนดอน เนื่องจากกฎหมายอิตาลีไม่สามารถรับประกันการคุ้มครองที่เพียงพอได้

การก่อสร้างต้นแบบได้รับความไว้วางใจจาก Bauer & Co. ของมิลาน" (เฮลเวติกา)และแล้วเสร็จเมื่อต้นปี พ.ศ. 2406 ความสำเร็จของเครื่องยนต์ซึ่งมีประสิทธิภาพมากกว่าเครื่องจักรไอน้ำนั้นยิ่งใหญ่มากจนบริษัทเริ่มได้รับคำสั่งซื้อจากทั่วทุกมุมโลก

เครื่องยนต์ Barzanti-Matteucci สูบเดียวในยุคแรก:

รุ่นเครื่องยนต์ 2 สูบ Barzanti-Matteucci:

Matteucci และ Barzanti ได้ทำข้อตกลงในการผลิตเครื่องยนต์กับบริษัทแห่งหนึ่งในเบลเยียม Barzanti ไปเบลเยียมเพื่อดูแลงานด้วยตนเองและเสียชีวิตกะทันหันด้วยโรคไข้รากสาดใหญ่ เมื่อ Barzanti เสียชีวิต งานด้านเครื่องยนต์ทั้งหมดก็หยุดลง และ Matteucci ก็กลับมาทำงานเดิมในตำแหน่งวิศวกรไฮดรอลิก

ในปี 1877 Matteucci อ้างว่าเขาและ Barzanti เป็นผู้สร้างเครื่องยนต์สันดาปภายในหลัก และเครื่องยนต์ที่สร้างโดย August Otto ก็คล้ายคลึงกับเครื่องยนต์ Barzanti-Matteucci มาก

เอกสารที่เกี่ยวข้องกับสิทธิบัตร Barzanti และ Matteucci ถูกเก็บไว้ในเอกสารสำคัญของห้องสมุด Museo Galileo ในฟลอเรนซ์

สิ่งประดิษฐ์ที่สำคัญที่สุดของ Nikolaus Otto คือเครื่องยนต์ที่มี รอบสี่จังหวะ- วงจรอ๊อตโต้ วัฏจักรนี้ยังคงรองรับการทำงานของเครื่องยนต์แก๊สและเบนซินส่วนใหญ่ในปัจจุบัน

วงจรสี่จังหวะเป็นความสำเร็จทางเทคนิคที่ยิ่งใหญ่ที่สุดของ Otto แต่ไม่นานก็พบว่าไม่กี่ปีก่อนการประดิษฐ์ วิศวกรชาวฝรั่งเศส Beau de Rochas ได้อธิบายหลักการทำงานของเครื่องยนต์แบบเดียวกันทุกประการ (ดูด้านบน). นักอุตสาหกรรมชาวฝรั่งเศสกลุ่มหนึ่งท้าทายสิทธิบัตรของ Otto ในศาล และศาลพบว่าข้อโต้แย้งของพวกเขาน่าเชื่อถือ สิทธิของ Otto ภายใต้สิทธิบัตรของเขาลดลงอย่างมาก รวมถึงการยกเลิกการผูกขาดในวงจรสี่จังหวะ

แม้ว่าคู่แข่งจะเริ่มผลิตเครื่องยนต์สี่จังหวะ แต่โมเดลของ Otto ซึ่งได้รับการพิสูจน์แล้วจากประสบการณ์หลายปีก็ยังคงดีที่สุดและความต้องการก็ไม่ได้หยุดลง ในปี พ.ศ. 2440 มีการผลิตเครื่องยนต์ที่มีกำลังต่างกันประมาณ 42,000 เครื่อง อย่างไรก็ตาม ความจริงที่ว่าก๊าซส่องสว่างถูกใช้เป็นเชื้อเพลิงทำให้ขอบเขตการใช้งานแคบลงอย่างมาก
จำนวนโรงไฟส่องสว่างและก๊าซไม่มีนัยสำคัญแม้แต่ในยุโรปและในรัสเซียมีเพียงสองแห่งเท่านั้น - ในมอสโกวและเซนต์ปีเตอร์สเบิร์ก

ในปี พ.ศ. 2408นักประดิษฐ์ชาวฝรั่งเศส Pierre Hugo ได้รับสิทธิบัตรสำหรับเครื่องจักรที่เป็นเครื่องยนต์สูบเดี่ยวแนวตั้งแบบ double-acting ที่ใช้ปั๊มยางสองตัวที่ขับเคลื่อนด้วยเพลาข้อเหวี่ยงเพื่อจ่ายส่วนผสม

ต่อมาฮิวโก้ได้ออกแบบเครื่องยนต์แนวนอนคล้ายกับเครื่องยนต์เลอนัวร์

พิพิธภัณฑ์วิทยาศาสตร์ลอนดอน

ในปี พ.ศ. 2413ซามูเอล มาร์คัส ซิกฟรีด นักประดิษฐ์ชาวออสเตรีย-ฮังการีได้ออกแบบเครื่องยนต์สันดาปภายในที่ใช้เชื้อเพลิงเหลวและติดตั้งไว้บนรถเข็นสี่ล้อ

ปัจจุบันรถคันนี้เป็นที่รู้จักในนาม "รถ Marcus คันแรก"

ในปี 1887 Marcus ได้สร้างรถยนต์คันที่สองขึ้นในชื่อ Second Marcus Car โดยร่วมมือกับ Bromovsky & Schulz

ในปี พ.ศ. 2415นักประดิษฐ์ชาวอเมริกันได้จดสิทธิบัตรเครื่องยนต์สันดาปภายในแบบแรงดันคงที่สองสูบที่ทำงานด้วยน้ำมันก๊าด
Brayton เรียกเครื่องยนต์ของเขาว่า "Ready Motor"

กระบอกสูบแรกทำหน้าที่เป็นคอมเพรสเซอร์ บังคับให้อากาศเข้าไปในห้องเผาไหม้ซึ่งมีการจ่ายน้ำมันก๊าดอย่างต่อเนื่อง ในห้องเผาไหม้ส่วนผสมถูกจุดไฟและผ่านกลไกสปูลที่เข้าสู่กระบอกสูบที่สอง - กระบอกสูบทำงาน ความแตกต่างที่สำคัญจากเครื่องยนต์อื่นคือส่วนผสมของอากาศและเชื้อเพลิงจะค่อยๆ เผาไหม้ที่ความดันคงที่

ผู้ที่สนใจแง่มุมทางอุณหพลศาสตร์ของเครื่องยนต์สามารถอ่านเกี่ยวกับวัฏจักรเบรย์ตันได้

ในปี พ.ศ. 2421เซอร์ วิศวกรชาวสก็อต (เป็นอัศวินในปี พ.ศ. 2460)พัฒนาเครื่องยนต์สันดาปสองจังหวะรุ่นแรก เขาจดสิทธิบัตรในประเทศอังกฤษในปี พ.ศ. 2424

เครื่องยนต์ทำงานในลักษณะที่แปลกประหลาด: อากาศและเชื้อเพลิงถูกส่งไปยังกระบอกสูบด้านขวา ซึ่งเป็นส่วนผสมและส่วนผสมนี้ถูกผลักเข้าไปในกระบอกสูบด้านซ้าย ซึ่งส่วนผสมถูกจุดประกายด้วยหัวเทียน การขยายตัวเกิดขึ้น ลูกสูบทั้งสองหลุดจากกระบอกสูบด้านซ้าย (ผ่านท่อด้านซ้าย)ก๊าซไอเสียถูกปล่อยออกมา และอากาศและเชื้อเพลิงส่วนใหม่ถูกดูดเข้าไปในกระบอกสูบด้านขวา ตามแรงเฉื่อย ลูกสูบจะสูงขึ้นและวงจรจะเกิดซ้ำ

ในปี พ.ศ. 2422สร้างน้ำมันเบนซินที่เชื่อถือได้อย่างสมบูรณ์ สองจังหวะเครื่องยนต์และได้รับสิทธิบัตรแล้ว

อย่างไรก็ตามอัจฉริยะที่แท้จริงของเบนซ์นั้นปรากฏให้เห็นในความจริงที่ว่าในโครงการต่อ ๆ ไปเขาสามารถรวมอุปกรณ์ต่าง ๆ ได้ (คันเร่ง, หัวเทียนแบตเตอรี่, หัวเทียน, คาร์บูเรเตอร์, คลัตช์, กระปุกเกียร์และหม้อน้ำ)เกี่ยวกับผลิตภัณฑ์ของตน ซึ่งกลายเป็นมาตรฐานสำหรับอุตสาหกรรมวิศวกรรมเครื่องกลทั้งหมด

ในปี พ.ศ. 2426 เบนซ์ได้ก่อตั้งบริษัท "Benz & Cie" เพื่อผลิตเครื่องยนต์ที่ใช้แก๊ส และในปี พ.ศ. 2429 ได้จดสิทธิบัตร สี่จังหวะเครื่องยนต์ที่เขาใช้ในรถของเขา

ต้องขอบคุณความสำเร็จของ Benz & Cie ที่ทำให้ Benz สามารถออกแบบรถม้าไร้ม้าได้ เมื่อรวมประสบการณ์ในการผลิตเครื่องยนต์เข้ากับงานอดิเรกในการออกแบบจักรยานมายาวนาน ในปี 1886 เขาจึงสร้างรถคันแรกและเรียกมันว่า "Benz Patent Motorwagen"

การออกแบบมีลักษณะคล้ายกับรถสามล้ออย่างมาก

เครื่องยนต์สันดาปภายในสี่จังหวะสูบเดียวปริมาตรการทำงาน 954 cm3 ติดตั้งบน " เบนซ์จดสิทธิบัตรมอเตอร์วาเกน".

เครื่องยนต์ติดตั้งมู่เล่ขนาดใหญ่ (ใช้ไม่เพียง แต่สำหรับการหมุนสม่ำเสมอเท่านั้น แต่ยังสำหรับการสตาร์ทด้วย), ถังแก๊สขนาด 4.5 ลิตร, คาร์บูเรเตอร์แบบระเหยและวาล์วเลื่อนซึ่งเชื้อเพลิงเข้าสู่ห้องเผาไหม้ การจุดระเบิดเกิดขึ้นจากหัวเทียนที่ออกแบบโดย Benz ซึ่งเป็นแรงดันไฟฟ้าที่จ่ายจากคอยล์ Ruhmkorff

การทำความเย็นคือน้ำ แต่ไม่ใช่วงจรปิด แต่เป็นการระเหย ไอน้ำระเหยออกสู่ชั้นบรรยากาศ ดังนั้นรถจึงต้องเติมน้ำมันไม่เพียงแต่ด้วยน้ำมันเบนซินเท่านั้น แต่ยังต้องเติมน้ำด้วย

เครื่องยนต์พัฒนากำลัง 0.9 แรงม้า ที่ 400 รอบต่อนาที และเร่งความเร็วรถได้ถึง 16 กม./ชม.

คาร์ล เบนซ์ อยู่หลังพวงมาลัยรถของเขา

ต่อมาในปี พ.ศ. 2439 คาร์ล เบนซ์ได้คิดค้นเครื่องยนต์บ็อกเซอร์ (หรือมอเตอร์แบบแบน)โดยที่ลูกสูบจะไปถึงจุดศูนย์กลางตายบนพร้อมๆ กัน จึงทำให้ลูกสูบมีความสมดุลกัน

พิพิธภัณฑ์เมอร์เซเดส-เบนซ์ในสตุ๊ตการ์ท

ในปี พ.ศ. 2425วิศวกรชาวอังกฤษ James Atkinson เป็นผู้คิดค้นวงจร Atkinson และเครื่องยนต์ Atkinson

เครื่องยนต์ Atkinson นั้นเป็นเครื่องยนต์สี่จังหวะโดยพื้นฐานแล้ว วงจรของอ็อตโตแต่มีการปรับเปลี่ยนกลไกข้อเหวี่ยง ความแตกต่างก็คือในเครื่องยนต์ Atkinson ทั้งสี่จังหวะเกิดขึ้นในการหมุนเพลาข้อเหวี่ยงครั้งเดียว

การใช้วงจรแอตกินสันในเครื่องยนต์ทำให้สามารถลดการสิ้นเปลืองน้ำมันเชื้อเพลิงและลดเสียงรบกวนในการทำงานเนื่องจากแรงดันไอเสียลดลง นอกจากนี้เครื่องยนต์นี้ไม่จำเป็นต้องมีกระปุกเกียร์เพื่อขับเคลื่อนกลไกการจ่ายก๊าซเนื่องจากการเปิดวาล์วทำให้เพลาข้อเหวี่ยงขับ

แม้จะมีข้อดีหลายประการ (รวมถึงการหลบเลี่ยงสิทธิบัตรของอ็อตโตด้วย)เครื่องยนต์ไม่ได้ใช้กันอย่างแพร่หลายเนื่องจากความซับซ้อนของการผลิตและข้อบกพร่องอื่นๆ
วงจรแอตกินสันช่วยให้มีประสิทธิภาพและประสิทธิผลด้านสิ่งแวดล้อมดีขึ้น แต่ต้องใช้ความเร็วสูง ที่ความเร็วต่ำจะทำให้เกิดแรงบิดค่อนข้างน้อยและอาจหยุดนิ่งได้

ปัจจุบันเครื่องยนต์ Atkinson ใช้ในรถยนต์ไฮบริด Toyota Prius และ Lexus HS 250h

ในปี พ.ศ. 2427เอ็ดเวิร์ด บัตเลอร์ วิศวกรชาวอังกฤษ ในงานนิทรรศการจักรยานลอนดอน “สแตนลีย์ ไซเคิล โชว์” สาธิตการวาดภาพรถสามล้อด้วย เครื่องยนต์สันดาปภายในน้ำมันเบนซินและในปี พ.ศ. 2428 เขาได้สร้างขึ้นและจัดแสดงในนิทรรศการเดียวกันโดยเรียกมันว่า “เวโลไซเคิล” บัตเลอร์ยังเป็นคนแรกที่ใช้คำนี้ น้ำมันเบนซิน.

สิทธิบัตรสำหรับ "Velocycle" ออกในปี พ.ศ. 2430

Velocycle ติดตั้งเครื่องยนต์เบนซินสูบเดียวสี่จังหวะพร้อมคอยล์จุดระเบิด คาร์บูเรเตอร์ เค้นปีกผีเสื้อ และการระบายความร้อนด้วยของเหลว เครื่องยนต์พัฒนากำลังประมาณ 5 แรงม้า ด้วยปริมาตร 600 cm3 และเร่งความเร็วรถได้ถึง 16 กม./ชม.

ในช่วงหลายปีที่ผ่านมา บัตเลอร์ได้ปรับปรุงประสิทธิภาพของยานพาหนะของเขา แต่ถูกขัดขวางไม่ให้ทำการทดสอบเนื่องจาก "กฎหมายธงแดง" (เผยแพร่เมื่อ พ.ศ. 2408)ซึ่งยานพาหนะไม่ควรเกินความเร็วเกิน 3 กม./ชม. นอกจากนี้ในรถยังต้องมีคนอยู่ 3 คน โดย 1 คนต้องเดินถือธงแดงอยู่หน้ารถ (นี่คือมาตรการรักษาความปลอดภัย) .

ในนิตยสาร English Mechanic ปี 1890 บัตเลอร์เขียนว่า "เจ้าหน้าที่ได้ห้ามการใช้รถยนต์บนท้องถนน และด้วยเหตุนี้ ฉันจึงปฏิเสธการพัฒนาต่อไป"

เนื่องจากไม่ได้รับความสนใจจากสาธารณะ บัตเลอร์จึงยกเลิกและขายสิทธิบัตรให้กับ Harry J. Lawson (ผู้ผลิตจักรยาน)ซึ่งยังคงผลิตเครื่องยนต์สำหรับใช้งานบนเรือต่อไป

บัตเลอร์เองก็ก้าวไปสู่การสร้างเครื่องยนต์นิ่งและเครื่องยนต์ทางทะเล

ในปี พ.ศ. 2434, Herbert Aykroyd Stewart ร่วมกับ Richard Hornsby และ Sons ได้สร้างเครื่องยนต์ Hornsby-Akroyd ซึ่งใช้เชื้อเพลิง (น้ำมันก๊าด) ถูกฉีดเข้าไปภายใต้แรงกดดันเข้าไป กล้องเพิ่มเติม (เนื่องจากรูปร่างของมันจึงถูกเรียกว่า “ลูกบอลร้อน”)ติดตั้งบนฝาสูบและเชื่อมต่อกับห้องเผาไหม้ผ่านทางแคบ เชื้อเพลิงถูกจุดไฟจากผนังร้อนของห้องเพิ่มเติมและพุ่งเข้าไปในห้องเผาไหม้

1. กล้องเพิ่มเติม (บอลร้อน).
2. กระบอกสูบ
3. ลูกสูบ.
4. คาร์เตอร์.

ในการสตาร์ทเครื่องยนต์ มีการใช้เครื่องเป่าลมเพื่อให้ความร้อนแก่ห้องเพิ่มเติม (หลังจากสตาร์ทแล้วจะถูกทำให้ร้อนด้วยก๊าซไอเสีย). ด้วยเหตุนี้เครื่องยนต์ Hornsby-Akroyd ซึ่งเป็นบรรพบุรุษของเครื่องยนต์ดีเซลที่ออกแบบโดยรูดอล์ฟ ดีเซลมักเรียกว่า "กึ่งดีเซล" อย่างไรก็ตามหนึ่งปีต่อมา Aykroyd ปรับปรุงเครื่องยนต์ของเขาโดยเพิ่ม "แจ็คเก็ตน้ำ" ลงไป (สิทธิบัตรตั้งแต่ปี พ.ศ. 2435) ซึ่งทำให้สามารถเพิ่มอุณหภูมิในห้องเผาไหม้ได้โดยการเพิ่มอัตราส่วนกำลังอัดและตอนนี้ก็ไม่จำเป็นต้องมี แหล่งความร้อนเพิ่มเติม

ในปี พ.ศ. 2436รูดอล์ฟ ดีเซลได้รับสิทธิบัตรสำหรับเครื่องยนต์ความร้อนและ "วงจรคาร์โนต์" ที่ได้รับการดัดแปลงซึ่งมีชื่อว่า "วิธีการและอุปกรณ์ในการแปลงความร้อนเป็นงาน"

ในปี พ.ศ. 2440 ที่โรงงานวิศวกรรมเอาก์สบวร์ก (ตั้งแต่ปี 1904 MAN)ด้วยการมีส่วนร่วมทางการเงินของบริษัทของฟรีดริช ครุปป์ และพี่น้องซัลเซอร์ เครื่องยนต์ดีเซลรุ่นแรกของรูดอล์ฟ ดีเซลจึงถูกสร้างขึ้น
กำลังเครื่องยนต์ 20 แรงม้าที่ 172 รอบต่อนาที ประสิทธิภาพ 26.2% และมีน้ำหนัก 5 ตัน
ซึ่งเหนือกว่าเครื่องยนต์ Otto ที่มีอยู่เดิมที่มีประสิทธิภาพ 20% และกังหันไอน้ำทางทะเลที่มีประสิทธิภาพ 12% ซึ่งกระตุ้นความสนใจอย่างมากจากอุตสาหกรรมในประเทศต่างๆ

เครื่องยนต์ดีเซลเป็นแบบสี่จังหวะ นักประดิษฐ์พบว่าประสิทธิภาพของเครื่องยนต์สันดาปภายในเพิ่มขึ้นโดยการเพิ่มอัตราส่วนการอัดของส่วนผสมที่ติดไฟได้ แต่เป็นไปไม่ได้ที่จะบีบอัดส่วนผสมที่ติดไฟได้มากเกินไปเพราะจากนั้นความดันและอุณหภูมิจะเพิ่มขึ้นและจะติดไฟได้เองล่วงหน้า ดังนั้นดีเซลจึงตัดสินใจที่จะบีบอัดไม่ใช่ส่วนผสมที่ติดไฟได้ แต่เป็นอากาศที่สะอาดและเมื่อสิ้นสุดการบีบอัดให้ฉีดเชื้อเพลิงเข้าไปในกระบอกสูบภายใต้ความกดดันที่รุนแรง
เนื่องจากอุณหภูมิของอากาศอัดสูงถึง 600-650 °C เชื้อเพลิงจึงติดไฟได้เองและก๊าซขยายตัวขยับลูกสูบ ดังนั้นดีเซลจึงสามารถเพิ่มประสิทธิภาพเครื่องยนต์ได้อย่างมาก กำจัดระบบจุดระเบิด และใช้ปั๊มเชื้อเพลิงแรงดันสูงแทนคาร์บูเรเตอร์
ในปี 1933 เอลลิงเขียนเชิงพยากรณ์ว่า: “เมื่อฉันเริ่มทำงานกับกังหันแก๊สในปี พ.ศ. 2425 ฉันเชื่อมั่นว่าสิ่งประดิษฐ์ของฉันจะเป็นที่ต้องการในอุตสาหกรรมเครื่องบิน”

น่าเสียดายที่ Elling เสียชีวิตในปี 1949 ก่อนการมาถึงของยุคการบินเทอร์โบเจ็ท

รูปเดียวที่ผมหาได้

บางทีอาจมีบางคนพบบางสิ่งเกี่ยวกับชายคนนี้ในพิพิธภัณฑ์เทคโนโลยีแห่งนอร์เวย์

ในปี พ.ศ. 2446, Konstantin Eduardovich Tsiolkovsky ตีพิมพ์บทความในวารสาร "Scientific Review" "การสำรวจอวกาศโลกด้วยเครื่องมือไอพ่น" ซึ่งเขาได้พิสูจน์เป็นครั้งแรกว่าจรวดเป็นอุปกรณ์ที่สามารถบินในอวกาศได้ บทความนี้ยังเสนอการออกแบบขีปนาวุธพิสัยไกลครั้งแรกอีกด้วย ร่างกายของมันคือห้องโลหะรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าที่ติดตั้งไว้ เครื่องยนต์ไอพ่นเหลว (ซึ่งเป็นเครื่องยนต์สันดาปภายในด้วย). เขาเสนอให้ใช้ไฮโดรเจนเหลวและออกซิเจนเป็นเชื้อเพลิงและออกซิไดเซอร์ตามลำดับ

มันอาจจะคุ้มค่าที่จะจบส่วนประวัติศาสตร์ของบันทึกเกี่ยวกับอวกาศจรวดนี้ นับตั้งแต่ศตวรรษที่ 20 มาถึง และเครื่องยนต์สันดาปภายในเริ่มมีการผลิตขึ้นทุกแห่ง

คำหลังปรัชญา...

เค.อี. Tsiolkovsky เชื่อว่าในอนาคตอันใกล้ผู้คนจะเรียนรู้ที่จะมีชีวิตอยู่หากไม่ใช่ตลอดไปอย่างน้อยก็เป็นเวลานานมาก ในเรื่องนี้พื้นที่ (ทรัพยากร) บนโลกจะมีน้อย และเรือต่างๆ จะต้องเคลื่อนที่ไปยังดาวเคราะห์ดวงอื่น น่าเสียดายที่มีบางอย่างผิดพลาดในโลกนี้ และด้วยความช่วยเหลือของขีปนาวุธลูกแรก ผู้คนจึงตัดสินใจที่จะทำลายเผ่าพันธุ์ของตนเอง...

ขอบคุณทุกคนที่อ่าน

สงวนลิขสิทธิ์ © 2016
อนุญาตให้ใช้เนื้อหาใดๆ ได้เฉพาะเมื่อมีลิงก์ที่ใช้งานไปยังแหล่งที่มาเท่านั้น