Содержание
Как устроен двигатель внутреннего сгорания
Для решения проблем, связанных с работой авто, необходимо знать, как устроен двигатель внутреннего сгорания. Автолюбителю нужно понимать, как преобразуется энергия в движение, из каких узлов и агрегатов состоит мотор. Знания помогут в экстренных ситуациях устранить поломку авто.
Содержание
- Устройство двигателя внутреннего сгорания
- Принцип работы ДВС
- Системы двигателя
- ГРМ газораспределительный механизм
- Система смазки
- Система подачи топлива
- Охлаждающая система
- Выхлопная система
Устройство двигателя внутреннего сгорания
Движок состоит из цилиндров, поршней, сжимающих впрыскиваемую смесь, которая вместе с искрой входит в процесс сгорания, заставляя поршни подниматься и опускаться, производя движение вверх и вниз.
Самый распространенный — поршневой движок на 4 такта. То есть за 4 хода поршня тепло от сгоревшего топлива преобразуется в механическое движение.
Устройство двигателя внутреннего сгорания
Принцип работы ДВС
Современные системы впрыска — непрямые. Горючее подается в двигательный отсек из топливного бака с помощью специального насоса. Там оно распределяется по цилиндрам. Топливо может подаваться в отверстие с помощью форсунки или во впускной коллектор, смешивается с воздухом и попадает в камеру сгорания.
Рабочий процесс состоит из четырех этапов:
- всасывание горючей смеси;
- сжатие;
- расширение;
- выхлоп.
Процесс начинается с впрыска однородной смеси, которая поступает либо в карбюратор, либо в корпус дроссельной заслонки, затем поджигается электрической системой зажигания.
Внутри смесь воспламеняется, а выделяемое тепло вызывает повышение давления сжатых газов и движение поршня.
Всасывание:
- всасывающий клапан открывается:
- смесь всасывается поршнем.
Сжатие:
- поршень поднимается;
- сжимается горючая смесь.
Расширение:
- искра поджигает топливо;
- горение увеличивает давление и приводит к появлению энергии, которая толкает поршень, передавая усилие к коленвалу.
Выхлоп:
- выхлопной клапан открывается;
- поршень, поднявшись, выпускает сгоревшие газы, начиная цикл заново.
Рабочий процесс в четырехтактном двигателе
Все операции (всасывание, сжатие, расширение и выхлоп) называются четырехтактным циклом. Каждое время работы двигателя соответствует полуобороту. Четыре полуоборота эквивалентны двум оборотам коленчатого вала.
Системы двигателя
Моторы имеют нескольких систем, выполняющих свои функции.
ГРМ газораспределительный механизм
Состоит из распредвала, толкателей, коромысла, клапанов, привода, штанги и распределительного вала. Необходим для подачи воздуха или смеси, а также выпуска газов.
Газораспределительный механизм
Система смазки
Подает масло для снижения изнашивания деталей и уменьшения трения.
Включает в себя:
- масляный насос;
- фильтр;
- поддон картера двигателя с маслозаборником;
- радиатор;
- каналы и магистрали.
Устройство системы смазки двигателя
Система подачи топлива
Доставляет топливо из бака к рейке. Состав:
- штуцер контроля давления;
- рампа с топливными форсунками;
- топливопроводы;
- электробензонасос;
- регулятор давления топлива.
Строение топливной системы автомобиля
Охлаждающая система
При работе мотора его детали нагреваются. Для поддержания температурного режима служит система охлаждения. Она выполняет и ряд других функций, например, нагрев воздуха в системе вентиляции.
Состоит из следующих узлов:
- датчик температуры;
- соединительные патрубки;
- блок цилиндров;
- рубашки охлаждения;
- радиатор;
- вентилятор;
- расширительный бачок;
- термостат;
- помпа.
Система охлаждения двигателя
В ДВС используется жидкостное (водяное) и воздушное охлаждение.
Выхлопная система
Предназначена для охлаждения цилиндров, выпуска из них газов, снижения токсичности и шума. Состоит из глушителя, каталитического конвертера и выпускного коллектора.
Выхлопная система автомобиля
Для продления срока службы мотора и во избежание непредвиденных поломок необходимо проводить профилактическое техническое обслуживание различных узлов движка с интервалами, указанными производителем в руководстве пользователя.
Двигатель внутреннего сгорания — Технарь
Двигатель внутреннего сгорания — распространенней вид теплового двигателя, в нем топливо сгорает прямо в цилиндре, внутри самого двигателя. Отсюда и происходит название этого двигателя.
Двигатели внутреннего сгорания работают на жидком топливе (бензин, керосин, нефть) или на горючем газе.
Такой тип теплового Двигателя обычно устанавливают на большинстве автомобилей. На рисунке 204 показан разрез простейшего двигателя внутреннего сгорания. Двигатель состоит из цилиндра, в котором перемещается поршень 3, соединенный при помощи шатуна 4 с коленчатым валом 5. На валу укреплен тяжелый маховик 6, предназначенный для уменьшения неравномерности вращения вала.
В верхней части цилиндра имеются два клапана 1 и 2, которые при работе, двигателя автоматически открываются и закрываются в нужные моменты. Через клапан 1 в цилиндр поступает горючая смесь, которая воспламеняется с помощью свечи 7, а через клапан 2 выпускаются отработавшие газы.
В цилиндре такого двигателя периодически происходит сгорание горючей смеси, состоящей из паров бензина и воздуха. Температура газообразных продуктов сгорания достигает 1600-1800°С. Давление на поршень при этом резко возрастает.
Расширяясь, газы толкают поршень, а вместе с ним и коленчатый вал, совершая механическую работу. При этом они охлаждаются, так как часть их внутренней энергии превращается в механическую энергию.
Рассмотрим более подробно, схему работы такого двигателя. Крайние положения поршня в цилиндре называют мертвыми точками. Расстояние, проходимое поршнем от одной мертвой точки до другой, называют ходом поршня.
Один рабочий цикл в двигателе происходит за четыре хода поршня, или, как говорят, за четыре такта. Поэтому такие двигатели называют четырехтактными. Один ход поршня, или один такт двигателя, совершается за пол-оборота коленчатого вала.
При повороте вала двигателя в начале первого такта поршень движется вниз (рис. 205, а). Объем над поршнем увеличивается. Вследствие этого в цилиндре создается разрежение. В это время открывается клапан 1 ив цилиндр входит горючая смесь. К концу первого такта цилиндр заполняется горючей смесью, а клапан 1 закрывается.
При дальнейшем повороте вала поршень движется вверх (второй такт) и сжимает горючую смесь (рис. 205, б). В конце второго такта, когда поршень дойдет до крайнего верхнего положения, сжатая горючая смесь воспламеняется (от электрической искры) и быстро сгорает.
Образующиеся при сгорании газы давят на поршень и толкают его вниз (рис. 205, в). Под действием расширяющихся горячих газов (третий такт) двигатель совершает работу, поэтому этот такт называют рабочим ходом. Движение поршня передается шатуну, а через него коленчатому валу с маховиком. Получив сильный толчок, маховик затем продолжает вращаться по инерции и перемещает скрепленный с ним поршень при последующих тактах.
В конце третьего такта открывается клапан 2, и через него продукты сгорания выходят из цилиндра в, атмосферу. Выпуск продуктов сгорания продолжается и в течение четвертого такта, когда поршень движется вверх (рис. 205, г). В конце четвертого такта клапан 2 закрывается.
Затем циклы работы двигателя повторяются.
Итак, цикл двигателя состоит из следующих четырех процессов (тактов): впуска, сжатия, рабочего хода, выпуска. В автомобильных двигателях пуск двигателя обычно осуществляется вспомогательным электрическим двигателем — стартером.
В автомобилях используют чаще всего четырехцилиндровые двигатели внутреннего сгорания, На рисунке 206 изображен разрез такого двигателя. Работа цилиндров согласуется так, что в каждом из них поочередно происходит рабочий ход, и коленчатый вал все время получает энергию от одного из поршней.
Имеются и восьмицилиндровые автомобильные двигатели. Многоцилиндровые двигатели в лучшей степени обеспечивают равномерность вращения вала и имеют большую мощность.
Необходимой частью всякого двигателя внутреннего сгорания является система охлаждения, так как возможны и преждевременные вспышки горючей смеси и даже ее взрыв. Охлаждение цилиндров производится проточной водой или воздухом, поэтому двигатели внутреннего сгорания бывают с жидкостным или воздушным охлаждением.
Применение двигателей внутреннего сгорания чрезвычайно разнообразно. Они приводят в движение самолеты, теплоходы, автомобили, тракторы, тепловозы. Мощные двигатели внутреннего сгорания устанавливают на речных и морских судах.
Вопросы.
1. Какой двигатель называют двигателем внутреннего сгорания? 2. Из каких основных частей состоит простейший двигатель внутреннего сгорания? 3. Какие физические явления происходят при сгорании горючей смеси в двигателе внутреннего сгорания? 4. За сколько ходов, или тактов, происходит один рабочий цикл двигателя? Сколько оборотов делает при этом вал двигателя? 5. Какие процессы происходят в двигателе в течение каждого из четырех тактов? Как называют эти такты? 6. Какую роль играет маховик в двигателе внутреннего сгорания? 7. Какие двигатели внутреннего сгорания чаще всего применяют в автомобилях? 8. Где ещё, кроме автомобилей, применяют двигатели внутреннего сгорания?
Метки: вал двигателявосьмицилиндровые автомобильные двигателивыпускгазообразный продуктдавление на поршеньдвигательдвигатель внутреннего сгоранияжидкое топливоклапанколенчатый валмеханическая энергияМногоцилиндровые двигателипоршеньработа цилиндрарабочий ходсгораниесжатиесистема охлаждениястартертеплотеплотатопливофизикаэнергия
Краткая история двигателя внутреннего сгорания
18 апреля 2019
Можно было идти пешком, верхом на лошади или в повозке — после изобретения колеса варианты, доступные человечеству для передвижения по суше, едва развились за 4000 годы.
Это не изменилось до появления новаторов и изобретателей в конце 19 века. После того, как железная дорога позволила стильно перевозить большое количество людей и товаров, именно двигатель внутреннего сгорания коренным образом изменил индивидуальную мобильность. Наша краткая история двигателя внутреннего сгорания рассказывает о том, как он был изобретен, как он стал использоваться в первых автомобилях и что было сделано для снижения рисков, связанных с этим высокоскоростным мобильным нововведением.
Однажды в августе 1888 года у жителей Вислоха, Брухзаля и Дурлаха были все основания удивляться: трехколесная повозка, похожая на нечто среднее между конной повозкой и велосипедом, катила по улицам их городов. . За исключением того, что поблизости не было видно лошадей. Три пассажира, женщина и двое подростков, не крутили педали. Транспортное средство, очевидно, двигалось своим ходом, управляемым рукояткой, которую держала женщина. Женщину звали Берта Бенц, подростками были ее сыновья Ричард и Ойген, а транспортным средством был запатентованный Бенцем автомобиль № 3.
Карл Бенц, муж Берты, запатентовал первую версию автомобиля еще в 1886 году и представил автомобиль публике в июле того же года во время тест-драйва в Мангейме. «Не может быть никаких сомнений в том, что у этого моторизованного велосипеда скоро появится множество друзей», — таково было эйфорическое заявление «Neue Badische Landeszeitung» от 4 июня 1886 года. , и экономический успех оказался недостижимым. Чтобы оживить упавший дух мужа и убедить современников в практичности нового транспортного средства, Берта Бенц решила провести тщательный тест-драйв, хотя и не предупредив колеблющегося мужа заранее. Первым делом утром она и ее сыновья выехали на 104-километровую дорогу из Мангейма в город ее рождения Пфорцхайм, куда они благополучно добрались за 12 часов 57 минут.
Эта поездка считается первой дальней поездкой в истории автомобилестроения и по сей день отмечается как Мемориальный маршрут Берты Бенц. Насколько значительным было рекламное воздействие в то время, до сих пор является предметом споров среди исследователей. Однако одно можно сказать наверняка: после этого запатентованный автомобиль Бенца начал свой медленный, но верный путь к коммерческому успеху. К 1893 году было продано 69 автомобилей, в основном в США, Англии и особенно во Франции, где, благодаря хорошим дорогам, первых автолюбителей уже не так основательно трясло. На рубеже веков Benz & Cie. уже поставила 1709 автомобилей.экземпляры своего автомобиля. Число сотрудников возросло до более чем 430 человек, то есть в десять раз больше.
© akg images
Этьен Ленуар и гиппомобиль
Карл Бенц был первым предпринимателем, который представил на рынке работающий автомобиль с двигателем внутреннего сгорания. И все же в конце 19 века развитие автомобиля оказалось на перепутье. Большое количество инженеров, мастеров-новаторов и изобретателей экспериментировали с технологиями двигателей и создавали первые паровые автомобили и электромобили, а также автомобили с двигателями внутреннего сгорания. Еще в 1863 году бельгийский изобретатель Этьен Ленуар проехал на своем «гиппомомобиле» девять километров от Парижа до Жуанвиль-ле-Пон и обратно. Он был оснащен собственным газовым двигателем Ленуара и работал на производном скипидара, что принесло ему звание первого автомобиля с двигателем внутреннего сгорания. В отличие от паровой машины, топливо не сжигалось вне двигателя, а образующееся тепло направлялось в цилиндры. Вместо этого кинетическая энергия генерировалась взрывным сгоранием внутри двигателя.
Однако дальше стадии разработки гиппомобиль так и не продвинулся: он был слишком тяжелым, а его двухтактный двигатель развивал не более 100 оборотов в минуту. Это означает, что средняя скорость автомобиля составляла около шести километров в час, скорость, с которой могла бы справиться даже неторопливая коляска. С другой стороны, запатентованный автомобиль Бенца с четырехтактным двигателем развивал скорость 400 оборотов в минуту и максимальную скорость 16 км/ч. Бенц основывал разработку этого двигателя на работе Николауса Августа Отто, который сам использовал газовый двигатель Ленуара в качестве шаблона для дальнейшего развития.
Николаус Август Отто и четырехтактный двигатель
Газовый двигатель Ленуара, запатентованный в 1959 году, произвел настоящую сенсацию в то время и рассматривался как первая альтернатива большой и тяжелой паровой машине. В отличие от последнего, его не нужно было так долго предварительно нагревать, прежде чем его можно было запустить в работу. Снабженный газом из муниципальной сети, бесшумный двигатель был задействован для привода такого оборудования, как печатные станки и ткацкие станки. Однако его конструкция требовала очень мощной системы водяного охлаждения и, прежде всего, огромных объемов газа. Его эффективность составляла от трех до четырех процентов, а это означало, что он мог преобразовать лишь очень небольшую часть энергии, содержащейся в топливе, в механическую энергию.
Продавец и технический самоучка Николаус Август Отто осознал как потенциал, так и ограничения этой машины и приступил к ее совершенствованию. В 1861 году он заказал создание копии двигателя Ленуара и установил, что он будет работать лучше, если будет работать на этиловом спирте. В том же году он и его брат Вильгельм подали заявку на патент испарителя спирта. В обоснование заявки ссылались на независимость газовой сети от двигателей внутреннего сгорания и поднимали возможность самоходных перевозок по проселочным дорогам. В следующем году он начал экспериментировать с четырехтактным двигателем, принцип которого был теоретически описан и запатентован французским инженером Альфонсом Бо де Роша в том же году, совершенно независимо от Отто. Идея Отто состояла в том, чтобы максимально сжать смесь воздуха и газа. Это позволило бы уменьшить долю газа и, тем самым, потребление. Поршень, однако, должен был бы дважды двигаться вверх и вниз, чтобы выполнить одну единицу работы.
На практике управление горением по-прежнему доставляло Отто всевозможные проблемы, а кульминацией экспериментов было разрушение двигателей. Потребовалось двенадцать лет, до 1876 года, чтобы произвести первый функциональный четырехтактный двигатель на заводе газовых двигателей Deutz AG. Он установил принцип впуска, сжатия, сгорания и выпуска, в соответствии с которым до сих пор работает каждый двигатель внутреннего сгорания в автомобилях или мотоциклах: при первом такте поршень движется вниз и всасывает смесь воздуха и топлива в цилиндр через клапан. . На втором этапе поршень движется вверх, при этом сжимая и нагревая смесь. В момент максимального сжатия смесь воспламеняется искрой от свечи зажигания. Давление, создаваемое взрывом, очень быстро толкает поршень вниз в такте сгорания. На четвертом этапе поршень снова быстро движется вверх и через клапан выталкивает сгоревшие газы из цилиндра.
Daimler, Maybach и мотор-квадрицикл
Двигатель был впервые подготовлен для массовой защиты Готлибом Даймлером и Вильгельмом Майбахом, которые работали в Deutz AG с 1872 года. Двигатель имел большой успех и очень хорошо продавался. Но он все еще был слишком тяжелым для мобильного использования. После ссоры с Отто Даймлер покинул Deutz AG в конце 1881 года и открыл экспериментальную мастерскую в Каннштадте, где к нему вскоре присоединился Maybach. Целью Daimler была разработка небольших быстродействующих двигателей внутреннего сгорания, которые могли бы приводить в движение транспортные средства на суше и на воде. Еще в 1883 году он подал заявку на патент улучшенного одноцилиндрового четырехтактного двигателя, который он разработал совместно с Maybach. Их «газовый двигатель с горячетрубным зажиганием» мог развивать мощность 1 л.с. при 650 оборотах в минуту. Он был небольшим, относительно легким и работал на бензине: идеально подходит для использования в автомобиле. В 1885 году Даймлер и Майбах построили предшественника мотоцикла, который они окрестили «Reitwagen», или «машина для верховой езды». В октябре 1886 года они установили в карету двигатель «дедовских часов» — таким образом был создан первый автомобиль с четырьмя колесами. В 1889 г., они представили свой первый полностью самоходный автомобиль, моторный квадрицикл мощностью 1,5 л.с. или «автомобиль на стальных колесах», на Всемирной выставке в Париже. Одиннадцать лет спустя они разработали автомобиль для австрийского бизнесмена Эмиля Еллинека, кузов которого представлял собой значительный отход от прежнего принципа перевозки, а двигатель мощностью 35 л.с. разгонял машину до максимальной скорости почти 90 км/ч. Автомобиль был назван в честь дочери Еллинека, которую звали Мерседес.
Водительские права становятся обязательными
Мерседес Еллинека обошелся ему примерно в 150 000 марок. Так что неудивительно, что на рубеже веков автомобиль все еще оставался роскошью, предназначенной для самых богатых десяти тысяч человек. Но хотя поначалу по дорогам грохотало всего несколько автомобилей, они все чаще вызывали споры и также становились причиной аварий. Именно по этой причине 10 марта 1899 года президент Франции Эмиль Франсуа Лубе выбрал официальный журнал, чтобы объявить о первом в мире дорожном кодексе, а вместе с ним и о введении обязательных водительских прав. Президент обосновал это решение тем, что автомобили все чаще «пугают лошадей, повреждают землю или просто поднимают слишком много пыли».
Одиннадцать лет назад Карл Бенц получил первые в мире водительские права от окружного управления Великого Герцогства Баден. Но потребуется еще несколько лет, чтобы владение водительскими правами в Германии стало обязательным. В Пруссии министерским декретом от 29 сентября 1903 г. были приняты первые основные правила проверки автомобилей и их водителей. Эти задачи были возложены на инженеров ассоциаций по наблюдению за котлами (DÜV). В конце концов, многие из первых автомобилей все еще приводились в движение паровыми двигателями, с которыми специалисты DÜV были хорошо знакомы. И все же регламента по проверке водителей и транспортных средств по всему Германскому Рейху все еще не предвиделось, хотя ситуация с каждым годом становилась все более острой. Это было связано с тем, что новая технология была подвержена поломкам, а многие водители не были знакомы с их транспортными средствами.
© TÜV NORD
Уже в 1906/1907 г. из 36 022 транспортных средств на дорогах Германии погибло 145 человек. Пропорционально количеству автомобилей на дорогах риск стать жертвой аварии был почти в шестьдесят раз выше, чем в 2017 году. Государство должно было отреагировать. В 1909 г. законодательство в форме «Закона о движении автотранспортных средств» позаботилось о том, чтобы безопасность автомобильного движения впервые была охвачена законом на всей территории страны. Постановление устанавливало, в частности, следующее: «Транспортные средства должны быть пригодными для движения по дорогам и, прежде всего, должны быть сконструированы, обставлены и оборудованы таким образом, чтобы исключалась опасность возгорания и взрыва, а также любые неудобства, которых можно избежать для людей и экипажей из-за шума, дыма, пар или неприятные запахи исключены». Официально признанные эксперты теперь отвечали за контроль безопасности водителей и транспортных средств по всей Германии, и среди них были эксперты DÜV. Первоначально они могли выполнять эту задачу в дополнение к другим своим инспекционным обязанностям, потому что, в конце концов, по сравнению с паровыми котлами количество автомобилей и их водителей было все еще исчезающе малым.
От предметов роскоши к массовым транспортным средствам
То, что это скоро изменится, было в немалой степени заслугой Генри Форда. В 1913 году американский автомобильный магнат установил сборочные линии на своем заводе в Хайленд-Парке, штат Мичиган, тем самым совершив революцию в производственном процессе своей модели T. По мере того как производственные затраты падали, снижались и цены. Надежная и простая в ремонте «Жестяная Лиззи» Форда стала бестселлером: к 1927 году было продано около 15 миллионов автомобилей. Другие автопроизводители тоже извлекли уроки из принципа Форда и попрощались с ручным производством. В Париже с конвейера ежедневно сходило 100 автомобилей Citroën типа А с 1919. В 1924 году в Рюссельсхайме компания Opel открыла эпоху промышленного производства в Германии, начав производство на конвейерных лентах «Laubfrosch» или «древесной лягушки».
По мере роста количества автомобилей росла и потребность в проверках. Поэтому в начале 1920-х годов Norddeutsche DÜV создала собственное автомобильное отделение, а в 1928 году — DÜV Hannover. Поскольку ассоциации по надзору за котлами теперь также проводили испытания лифтов и электрических систем на безопасность, было принято решение изменить их название в 1938. Отныне они были известны как «Technische Überwachungsvereine» («Ассоциации технического мониторинга») или сокращенно «TÜV».
В то время, однако, требовалось, чтобы автомобили были проверены и одобрены только один раз, во время первой регистрации. Тем не менее, многие владельцы автопарков по-прежнему хотели, чтобы их транспортные средства регулярно проверялись внешними экспертами. В конце концов, если грузовик сломается на дороге, ремонт будет стоить денег. Частные автомобилисты изначально мало интересовались добровольными проверками безопасности, хотя полицейские проверки неоднократно показывали, что на большинстве автомобилей ни тормоза, ни свет не работают должным образом.
Срок действия TÜV
После войны автомобиль медленно, но верно превратился в массовое транспортное средство и стал мобильным символом растущего благосостояния в период экономического чуда. Только в Мюнхене количество автомобилей на дорогах с 1950 по 1960 год росло на 20 % в год. Благодаря VW Beetle, а затем и скутеру Messerschmitt с кабиной, а также BMW Isetta стало доступным для рабочих и служащих возможность владеть собственными колесами. . Пришло время государству взять под контроль риск безопасности, связанный с непригодными для эксплуатации автомобилями. По состоянию на 1951, новый Закон Германии о дорожном движении (Straßenverkehrszulassungsordnung) требует проверки каждого транспортного средства каждые два года после первой регистрации.
© TÜV NORD
Ответственными за периодические проверки были ассоциации технического контроля и другие организации, в том числе Немецкая ассоциация автомобильных инспекций (DEKRA). Для выполнения этой задачи инженерам TÜV послевоенного периода требовались не только технические знания, но и настоящее чутье на импровизацию. Это было связано с тем, что построенные перед войной технические испытательные центры еще не были восстановлены или были слишком малы для растущего числа автомобилей: специалисты были вынуждены прибегать к использованию железнодорожных депо и строительных площадок и даже автостоянок-ресторанов, где они иногда находились. столкнулись с пьяными и шумными владельцами транспортных средств. И все же, даже вопреки законодательству, далеко не все автовладельцы регулярно представляют свои автомобили на периодический техосмотр. Чтобы подтолкнуть нарушителей к порядку, с 1 января 2019 года ввели обязанность иметь на машине техосмотр.61. И наклейка принесла свои плоды: в 1965 году только ассоциация Essen TÜV проверила около 500 000 автомобилей на 24 испытательных стендах.
© TÜV NORD
© TÜV NORD
© TÜV NORD
Не пейте за рулем
Благодаря общенациональным проверкам автомобилей автомобили стали еще более безопасными, но то же самое не распространяется автоматически на их водителей. . Число погибших с каждым годом увеличивалось пропорционально количеству участников дорожного движения. 19 год70 г. стал печальным апогеем этой тенденции: более 19 000 человек погибли на дорогах и около полумиллиона получили ранения. Международные сравнения показали, что дорожное движение в Германии было особенно опасным: плотность дорожного движения в Федеративной Республике была такой же, как в Соединенном Королевстве, но с вдвое большим количеством смертей. Виноваты в этом в большинстве случаев водители, которые ехали либо слишком быстро, либо слишком небрежно, либо, нередко, в состоянии алкогольного опьянения.
© TÜV NORD
Ассоциации технического мониторинга сделали все возможное, чтобы противодействовать этому на ранней стадии. В 1955 году TÜV Hannover стала первой в своем роде ассоциацией, создавшей Медико-психологический институт (MPI), в задачу которого входило составление отчетов о нарушителях правил дорожного движения. В первую очередь это были водители, пойманные пьяными за рулем автомобиля. TÜV Hamburg и TÜV Essen вскоре последовали их примеру, основав аналогичные учреждения. Они не только собирали отчеты о потенциально опасных водителях, но и помогали предотвращать правонарушения:В 70-х годах глава MPI в Ганновере Вернер Винклер разработал признанную на национальном уровне программу обучения под названием LEER. Это помогло автовладельцам прийти к осознанию того, что они не могут пить и одновременно садиться за руль. Многие нарушители правил дорожного движения изначально рассматривали обучение и сопровождавший его так называемый идиотский тест как наказание, назначенное государством, но на самом деле единственная цель этих мер заключалась в том, чтобы гарантировать, что водители доберутся до места назначения так же безопасно, как это сделала Берта Бенц. около 130 лет назад.
Вам также может понравиться
Maurus Zehnder
150 лет TÜV NORD
Краткая история паровой машины
От античности до XIX века: как была открыта сила пара и что DÜV сделали для борьбы с рисками принесенная с собой технология.
Читать больше
fotolia
История технического мониторинга
От DÜV к TÜV
От промышленной революции к цифровой революции: История TÜV NORD тесно связана с разработками последних 150 лет.
Читать больше
История двигателя внутреннего сгорания
Автомобильная промышленность в настоящее время претерпевает довольно большие изменения. Альтернативные источники энергии, такие как электричество и водород, приобретают все большую популярность в отрасли как средство питания современных автомобилей, и многие производители планируют сделать все свои автомобили полностью электрическими в течение следующих нескольких десятилетий.
При этом старый двигатель внутреннего сгорания по-прежнему безраздельно правит. В то время как популярность электромобилей растет, бензиновые и дизельные автомобили по-прежнему доминируют на рынке; около 80% всех автомобилей, проданных в прошлом году, использовали двигатели внутреннего сгорания. Даже несмотря на то, что они могут быть на исходе, ясно, что двигатели внутреннего сгорания будут существовать, по крайней мере, еще некоторое время.
Сегодня мы поговорим об истории двигателя внутреннего сгорания и поговорим о первых днях этой технологии, а также о том, что именно сделало эти двигатели такими популярными.
Как работает внутреннее сгорание?
Во-первых, давайте на секунду объясним, как работает внутреннее сгорание. Мы предполагаем, что вы, вероятно, уже знаете, но в случае, если вы этого не сделаете, надеюсь, вы найдете это полезным.
Частями двигателя внутреннего сгорания, непосредственно ответственными за создание мощности, являются поршни и коленчатый вал. Топливо и воздух попадают в камеру сгорания, где сжимаются и воспламеняются. Сила зажигания давит на поршни, прикрепленные к коленчатому валу.
Когда поршни двигаются вперед и назад, это заставляет коленчатый вал вращаться, что обеспечивает вращательное усилие, необходимое для вращения колес. Когда воздушно-топливная смесь сгорает, поршень вытесняет ее из камеры сгорания через выпускные клапаны.
Дизельный двигатель работает точно так же, как бензиновый двигатель, за исключением того, что вместо использования свечей зажигания для воспламенения топливно-воздушной смеси он воспламеняет смесь только за счет сжатия.
Ранняя история двигателя внутреннего сгорания
Прежде чем кому-либо пришла в голову мысль установить двигатель внутреннего сгорания в движущееся транспортное средство, инженеры на протяжении всей истории уже экспериментировали с двигателем внутреннего сгорания для других целей. До того, как двигатели внутреннего сгорания стали использоваться в колесных транспортных средствах, большинство этих двигателей использовались в качестве стационарных генераторов.
Первым двигателем внутреннего сгорания, который когда-либо использовался в движущемся транспортном средстве, был двигатель Ленуара, изобретенный бельгийско-французским инженером Жаном Жозефом Этьеном Ленуаром в 1860 году. По сути, этот двигатель был просто паровым двигателем, переоборудованным для работы на горючем газе.
Транспортным средством, в котором использовался этот двигатель, был «Гиппомобиль» Ленуара, трехколесная повозка, которая представляла собой не что иное, как повозку, стоящую на трехколесном велосипеде. Сам двигатель объемом 2,5 литра развивал мощность 1,5 л.с. при 100 об/мин. В результате Гиппомобиль был невероятно медленным, его максимальная скорость составляла всего 6 км/ч.
Однако, несмотря на то, насколько медленным был Гиппомобиль, он доказал, что внутреннее сгорание может быть жизнеспособным методом приведения в действие наземных транспортных средств. Следующий большой шаг в развитии двигателя внутреннего сгорания был сделан, когда Николаус Отто, немецкий инженер, сконструировал первый четырехтактный двигатель в 1875 году.0005
Четырехтактный двигатель был очень важен для автомобильной промышленности, потому что по сравнению с двухтактными двигателями четырехтактные двигатели были намного экономичнее, намного чище и, как правило, дольше работали. В наши дни каждый газовый автомобиль имеет четырехтактный двигатель.
Конечно, как вы, наверное, догадались, большой момент для двигателя внутреннего сгорания в автомобиле наступил с патентом Benz Motorwagen, построенным в 1885 году немецким инженером Карлом Бенцем. В Motorwagen использовался 1-литровый одноцилиндровый четырехтактный двигатель собственной конструкции Бенца, мощность которого составляла 2/3 лошадиных сил при 400 об/мин.
Однако более поздние версии Motorwagen были более мощными; Окончательная версия Motorwagen производила 2 лошадиные силы, что позволяло развивать максимальную скорость 16 км/ч. Несмотря на то, что это означало, что Motorwagen все еще был довольно плохой альтернативой лошади, это доказывало, что технология внутреннего сгорания однажды может оказаться очень пригодной для транспортных целей.
Влияние двигателя внутреннего сгорания
Трудно переоценить влияние двигателя внутреннего сгорания на мир в целом. Фактически, можно утверждать, что двигатель внутреннего сгорания был одним из самых значительных (если не самым значительным) изобретений с точки зрения создания действительно связанного мира.
До изобретения двигателя внутреннего сгорания люди не могли легко путешествовать. Конечно, у вас были лошади и парусные корабли, но они были медленными и могли доставить вас только в очень многие места.
Однако с изобретением двигателя внутреннего сгорания все изменилось. В то время как двигатель внутреннего сгорания был невероятно важен для автомобильной промышленности, он был еще более важен для авиационной промышленности. Технология внутреннего сгорания помогла двигателям производить большую мощность, оставаясь при этом достаточно легкими, что, очевидно, было необходимо для авиации.
Тракторы на паровой тяге уже существовали какое-то время, но благодаря внутреннему сгоранию тракторы оставались мощными, но при этом ими было еще проще управлять. Это означало, что фермеры могли выполнять больше работы за то же время, что позволяло им легче выращивать больше продуктов питания.
В результате это означало, что стоимость продуктов питания в развитых странах значительно снизилась, а изобилие продуктов питания означало, что странам было легче экспортировать свои собственные продукты питания в другие страны, где такие продукты пользовались большим спросом. Мощные и эффективные двигатели облегчили транспортировку еды и других ресурсов в другие места.
Конечно, влияние двигателей внутреннего сгорания на наш мир не было полностью положительным. Во многом благодаря выбросам, создаваемым двигателями внутреннего сгорания, наша планета в настоящее время претерпевает довольно значительные изменения климата, большинство из которых неблагоприятны.
Существует также тот факт, что нефти, которую мы используем для производства газа и дизельного топлива, становится все меньше, что в конечном итоге может привести к усилению конкуренции между странами мира за контроль над любыми невостребованными источниками. Поскольку топливные ресурсы истощаются, кажется логичным и вероятным, что в результате возникнет какой-то конфликт.
Почему двигатели внутреннего сгорания так популярны?
В наши дни вы много слышите о том, насколько грязной является технология внутреннего сгорания и что нам нужно начать думать о переходе на другие, более чистые методы производства энергии. Гибриды и электромобили занимают довольно солидную долю рынка, и новые технологии, такие как водородная энергетика, также начинают набирать популярность.
Даже на заре двигателей внутреннего сгорания у вас были альтернативы, такие как паровая энергия, которые можно было использовать для личного транспорта. Нам нравится думать об электромобиле как о современном изобретении, но даже в начале 20-го века все еще было несколько коммерчески доступных электромобилей.
Так почему же двигатели внутреннего сгорания доминировали в отрасли? Что ж, ответ был почти таким же с тех пор, как двигатель внутреннего сгорания впервые стал королем; они, безусловно, являются наиболее эффективным средством выработки электроэнергии для движущихся транспортных средств. Бензин и дизельное топливо гораздо более энергоемкие, чем аккумуляторы.
По сравнению с электромобилями прошлого и даже с современными, двигатели внутреннего сгорания намного лучше подходят для поездок на большие расстояния. У электромобилей никогда не было такого запаса хода, как у автомобилей с двигателем внутреннего сгорания, и они также требуют гораздо больше времени для перезарядки, чем обычный автомобиль.
Пар примерно так же эффективен, как газ или дизель, но главная проблема старых паровых двигателей заключалась в том, что их было очень сложно эксплуатировать. Ранние газовые двигатели были намного проще, чем старые паровые силовые установки, а также лучше обеспечивали мощность для высокоскоростных приложений.
Будущее двигателей внутреннего сгорания
Мы долго говорили о прошлом двигателей внутреннего сгорания, но что ждет эту технологию в будущем? Вполне вероятно, что после определенного момента двигатель внутреннего сгорания исчезнет навсегда, но до тех пор производители продолжают внедрять инновации.
В последние несколько лет турбонаддув становится все более популярным и, вероятно, станет еще более популярным в ближайшем будущем. Помимо того, что турбонаддув помогает двигателям производить больше мощности, он также может помочь двигателю работать более эффективно. За счет турбонаддува небольшого двигателя вы можете получить от него такое же количество энергии, как и от более крупного безнаддувного двигателя, используя при этом меньше топлива.
Другим примером технологии, которую вы можете увидеть в двигателях внутреннего сгорания в ближайшее время, является воспламенение от сжатия гомогенного заряда (HCCI). Эта технология берет лучшее из обоих миров от бензина и дизельного топлива; он использует бензин, который чище дизельного топлива, но зажигает его только от сжатия, что более эффективно, чем зажигание от свечи зажигания.