Етьєн Ленуар і його винаходу. Інтерв'ю з Етьєн Ленуар. Серійний двигун Ленуара

БЕКЕ, Етьєн (B? Quet,? Tienne, 1796-1838), французький журналіст35Нинче багнети порозумнішали: вони знають і поважають закон. // Les ba onnettes aujourd'hui sont intelligentes<…>.Речь в Палаті депутатів 18 Серпня. 1829 г. (про надії уряду ультрароялістов на «силу багнетів»)? Boudet, p.

Історично двигунобудування пов'язують в першу чергу з двома прізвищами - Отто і Дизель, Які знають навіть дилетанти. Найважливіші винаходи цих інженерів понад 100 років тому сприяли стрімкому розвитку конструкції двигунів внутрішнього згоряння.

Багато винахідників працювали над цією проблемою, але всі спроби створити робочий зразок були марними. Все так же для роботи люди використовували парові машини, але таке обладнання не підходило для ремісників і дрібного виробництва. Для утворення пари був потрібний котел, який повинен був підігріватися, а крім того, для використання таких механізмів у виробництві потрібен дозвіл поліції. Тому створення бельгійським механіком Ленуаром двигуна, що працює на світильному газі, стало значним кроком вперед.

Жан Етьєн Ленуар (Jean Etienne Lenoir, 1822-1900 рр.) В той час жив в Парижі і заробляв на життя, працюючи офіціантом. У вільний час він займався технічними питаннями. Перший свій двигун він створив в 1860 році. На малюнку зображена схема даного двигуна.

Мал. Схема двигуна Ленуара

В основі самої конструкції багато в чому була надійна парова машина того часу. В результаті у Ленуара вийшов подвійний двотактний двигун внутрішнього згоряння. У паровій машині перегрітий пар подається в циліндри під тиском з парового котла, а в двигуні Ленуара робоча суміш повітря і светильного газу через впускний золотник надходила в один з циліндрів під впливом розрідження, викликаного рухом поршня в циліндрі. Потім робоча суміш запалала від найпростіших свічок запалювання. Відпрацьовані гази, розширюючись в обсязі, зсовували поршень до кінця його робочого ходу. Обробити гази викидалися з циліндра через випускний золотник, в той час як в іншому поршні даний цикл тільки починався. Циліндри двигуна Ленуара мали водяне охолодження. Золотниковое управління впуском і випуском робочої суміші Ленуар запозичив з конструкції парової машини. Обидва золотника приводилися в дію від ексцентриків на колінчастому валу двигуна. Свічки запалювання працювали від електроіндуктора з переривачем Вагнера.

Напруга подавалося до свічок запалювання через контактні шини. Свічки по черзі працювали в постійному режимі, в результаті чого витрата електроенергії був великим і контакти часто підгорає.

Двигун Ленуара виробляв потужність майже в 3 к.с. і витрачав приблизно 4 м ^ 3 / кВт * год светильного газу. Шум при роботі мотора був дуже сильним. Проте, такий двигун був простіше в установці і обслуговуванні, ніж парова машина, тому він швидко завоював популярність. Незабаром про новий двигун дізнався торговець Ніколаус Август Отто (Nikolaus August Otto, 1832-1891 рр.). Будучи природженим механіком і винахідником, він сам сконструював свій перший газовий мотор.

Так само, як і Ленуар, Отто розумів, що парова машина для дрібного виробництва занадто дорога і важка в обслуговуванні. Як комерсант, він усвідомлював, що двигун внутрішнього згоряння здатний покрити ринковий дефіцит і буде користуватися попитом. Отто вирішив удосконалити конструкцію Ленуара, відмовившись від використання светильного газу на користь горючих рідких фракцій переробки нафти, але в першому проханні про надання патенту Отто було відмовлено. Після цього винахідник припинив думати про патент і присвятив час вдосконалення двигуна Ленуара.

Отто ясно розумів, що двигун Ленуара працює шумно і нестабільно, а сильна детонація при запаленні суміші светильного газу з повітрям негативно впливає на деталі конструкції. Ці недоліки конструктор вирішив усунути, використовуючи новий склад робочої суміші. При цьому виявилося, що в кінці робочого ходу в циліндрі утворюється розрідження, коли поршень закачав нову порцію суміші лише на чверті свого ходу. Через це розрідження поршні знову «всмоктувалися назад». Таким чином, до Отто прийшла думка про створення атмосферного газового двигуна.

Ця конструкція, ще працювала на суміші светильного газу і повітря, схематично представлена \u200b\u200bна малюнку.

Мал. Атмосферне газовий двигун. Обидва ексцентрика передавали один раз обертання шестерні за допомогою храпового механізму при кожному робочому циклі. При цьому один ексцентрик трохи піднімав поршень (хід всмоктування), а другий приводив в дію золотник. Після цього ексцентрики не рухалися до тих пір, поки не почнеться новий робочий цикл

Поршень засмоктує на десятій частині свого ходу вгору суміш газу з повітрям, яка потім запалала від газового пальника. Відпрацьовані гази суміші, розширюючись, виштовхували поршень вгору, при цьому спрацьовував механізм вільного ходу, роз'єднує шатун і вал відбору потужності двигуна. В кінці ходу поршня в циліндрі утворювалося розрідження. Потім, рухаючись вниз, поршень знову з'єднувався з валом відбору потужності, і вага опускається поршня, посилений за допомогою сили тиску, виконував механічну роботу.

Під час кожного робочого циклу від шестерень через механізм хропіння одноразово приводилися в дію два ексцентрика, один з яких трохи піднімав поршень при ході впуску, а другий приводив в дію керуючий золотник. Після цього ексцентрики не рухалися до початку наступного робочого циклу.

Мал. Система факельного запалювання. Якщо золотник варто в положенні впуску, поршень втягує в циліндр утворюється в перепускному каналі робочу суміш з газу і повітря. У той же час в запальному каналі утворюється запальний суміш, яка підпалюється від постійно діючої запального пальника і переноситься рухається вгору золотником у впускний канал, де вона і запалює робочу суміш в циліндрі

Для займання робочої суміші Отто не використав свічку запалювання Ленуара, так як для її постійної роботи потрібно занадто багато електроенергії. Замість неї Отто застосував розроблену ним же систему факельного запалювання. Процеси випуску і впуску газів, а також запалювання робочої суміші керувалися за допомогою золотника, який приводився в дію ексцентриком. Атмосферне газовий двигун Отто працював досить голосно, але сильна детонація при запаленні суміші вже не виникала. До того ж витрата светильного газу був набагато менше в порівнянні з двигуном Ленуара, так як енергія газу використовувалася набагато ефективніше.

Якщо золотник варто в положенні впуску, поршень втягує в циліндр утворюється в перепускному каналі робочу суміш з газу і повітря. У той же час в запальному каналі утворюється запальний суміш, яка підпалюється від постійно діючої запального пальника і переноситься рухається вгору золотником у впускний канал, де вона і запалює робочу суміш в циліндрі.

У розробці цього двигуна брав участь інженер Ойген Ланген (Eugen Langen, 1833-1895 рр.). Отто, який відійшов від торгівлі і повністю присвятив себе своїм винаходам, запропонував Лангену створити спільне виробництво двигунів. Так в 1864 р утворилася фірма «Otto & Cie», пізніше перетворена в фабрику «Gasmotorenfabrik Deutz» по виробництву газових двигунів, на основі якої потім виник сьогоднішній концерн «Klockner-Humboldt-Deutz AG». Отто і Ланген представили свій атмосферне газовий двигун в 1867 р на Паризькій всесвітній виставці. Низька витрата газу привертав загальну увагу, і двигуну присудили Гран-прі. Потужність першого газового двигуна становила приблизно 0,87 к.с. при габаритної висоті майже 2 м. Протягом року конструктори змогли підняти потужність до 2, 72 к.с., і це стало межею. Двигуни ще більшої потужності через свої габарити не могли встановлюватися в цехах і, тим більше, в невеликих майстерень. До того ж шум при роботі двигуна ставав нестерпним.

Проте, покупці двигунів вимагали моделі більшої потужності, тому довелося розробляти нову конструкцію. Отто зробив ескіз нового двигуна з безпосереднім з'єднанням поршнів і колінчастого вала і придумав спосіб зниження детонації під час займання робочої суміші. Ідея полягала в тому, що газ і повітря повинні були розташовуватися шарами в циліндрі таким чином, щоб в точці займання в поршні суміш містила якнайменше светильного газу.

У той час Отто думав, що найбільшим винаходом в його новому двигуні є пошарове заряд робочої суміші, який до того ж стискувався перед займанням. Насправді ж геніальною ідеєю було створення чотиритактного способу роботи. Чотиритактний спосіб роботи складається з наступних частин (тактів):

• впуск робочої суміші газу і повітря;
• стиснення робочої суміші;
• займання робочої суміші з подальшим розширенням газів, що утворюються при горінні;
• випуск відпрацьованих газів.

Перший чотиритактний двигун Отто і Ланге, створений в 1876 р, розвивав потужність 2,72 к.с. при 180 об / хв. Він є прообразом всіх сучасних чотиритактних двигунів.

Кількома роками пізніше був винайдений новий тип силової установки - дизельний двигун. його винахідник Рудольф Дизель (Rudolf Diesel, 1858-1913 рр.) Розробляв холодильні установки в компанії «Fa. Lindes Eismaschinen ». ретельно вивчаючи холодильне обладнання і теплотехніку, він розробив парову машину, Яка працювала на аміаку. Роботи з перегрітою парою навели Дизеля на ідею створити двигун, в якому сильно стисле повітря буде працювати при високій температурі. Такий тепловий двигун по економічності повинен був перевершити всі інші конструкції. високих температур Дизель хотів досягти за допомогою стиснення повітря до 250 бар. Для запобігання передчасного займання паливо повинне було впорскуватися в повітря в циліндрі двигуна тільки в кінці такту стиснення. При виборі робочого циклу Дизель все ж допустив помилку, вибравши цикл Карно, який складається з двох ізоентропійним і двох ізотермічних змін стану газу і має найкращий термічний коефіцієнт корисної дії з усіх термодинамічних циклів. Цикл Карно все ж не підходить в якості робочого циклу для двигуна внутрішнього згоряння, так як ізотермічний горіння в двигуні неможливо. До того ж отримується корисна робота при циклі Карно настільки мала, що покриває тільки втрати на тертя двигуна. Це відбувається через невелику площу циклу (замкнутого процесу), що видно на малюнку.

Мал. цикл Карно

Незабаром Дизель виявив, що його двигун може працювати і без використання циклу Карно. Винахідник запатентував свій новий принцип роботи мотора і почав шукати підприємство, здатне створити його конструкцію в металі. Після тривалих переговорів компанія «MAN» в Аугсбурзі погодилася побудувати двигун по кресленнях Дизеля. Перший дослідний зразок, створений в 1893 р, був чотиритактним, не мав системи охолодження і запускався за допомогою зовнішнього механічного приводу. Спочатку передбачалося використовувати в якості палива бензин, але ці спроби виявилися невдалими. У той же час без системи охолодження конструкція швидко перегрівалася, а система безпосереднього впорскування палива просто не працювала, оскільки виробництво того часу було не здатне створити паливний насос з необхідною точністю виготовлення деталей.

Винахідник змінив принцип подачі палива, в якості якого був обраний гас. Тепер він впорскується в циліндр в момент займання за допомогою стиснутого повітря. Для запобігання перегріву двигуна була розроблена система водяного охолодження. Вперше видозмінений двигун Дизеля самостійно заробив в 1894 р Знадобилося ще безліч дослідів і конструктивних змін, перш ніж двигун був готовий до використання. У 1897 р Дизель продемонстрував свій двигун великому колу зацікавлених осіб. На випробувальному стенді силовий агрегат Дизеля розвинув потужність 17,7 к.с. при 154 об / хв, а витрата палива склав 324 грама / кВт * год. З таким низькою витратою палива двигун Дизеля перевершив всі теплові двигуни, ставши фактично найекономічнішим тепловим двигуном свого часу. Перевага у витраті палива дизельний двигун зберігає і в даний час.

сьогодні бензиновий двигун з примусовим іскровим запалюванням дуже часто називають двигуном Отто, а двигуни з самозаймання суміші від стиснення - дизельним двигуном. Таким чином, збережена славна пам'ять про двох великих моторобудівників - Ніколаус Август Отто і Рудольфа Дизелі.