Історія розвитку ДВС в 20 столітті Удосконалення двигунів внутрішнього згоряння

Введення ........................................................................... ... ... 3

Історія розвитку ДВС в 20 столітті ................................................ ... 5

Удосконалення двигунів внутрішнього згоряння ..................... 10

Висновок ........................................................................... 15

Список використаної літератури .......................................... ... 16

XX століття - це світтехніки . Могутні машини добувають з надр землі мільйони тонн вугілля, руди, нафти. Потужні електростанції виробляють мільярди кіловат-годин електроенергії. Тисячі фабрик і заводів виготовляють одяг, радіоприймачі, телевізори, велосипеди, автомобілі, годинники та іншу необхідну продукцію. Телеграф, телефон і радіо з'єднує нас з усім світом. Потяги, теплоходи, літаки з великою швидкістю переносять нас через материки і океани. А високо над нами, за межами земної атмосфери, літають ракети і штучні Супутники Землі. Все це діє не без допомоги електрики.

Людина почала свій розвиток з присвоєння готових продуктів природи. Вже на першому етапі розвитку він став застосовувати штучні знаряддя праці.

З розвитком виробництва починають складатися умови для виникнення і розвитку машин. Спочатку машини, як і знаряддя праці лише допомагали людині в його праці . Потім вони стали поступово замінювати його.

У феодальний період історії вперше в якості джерела енергії була використана сила водяного потоку. Рух води обертало водяне колесо, яке в свою чергу призводило в дію різні механізми. В цей період з'явилося безліч різноманітних технологічних машин. Однак широке поширення цих машин часто гальмувалося через відсутність поруч водяного потоку. Потрібно було шукати нові джерела енергії, щоб приводити в дію машини в будь-якій точці земної поверхні. Пробували енергію вітру, але це виявилося малоефективним.

Стали шукати інше джерело енергії. Довго трудилися винахідники, багато машин випробували - і ось, нарешті, новий двигун був побудований. це був паровий двигун . Він приводив в рух численні машини і верстати на фабриках і заводах.В початку XIX століття були винайдені перші сухопутні парові транспортні засоби -паровози.

Але парові машини були складними, громіздкими і дорогими установками. Бурхливо розвивається механічному транспорту потрібен був інший двигун - невеликий і дешевий. У 1860 р француз Ленуар, використавши конструктивні елементи парової машини, газове паливо та електричну іскру для запалювання, сконструював перший знайшов практичне застосування двигун внутрішнього згоряння.
Історія розвитку ДВС в 20 столітті

Кожен з нас знайомий з автомобілем, трактором, тепловозом, іншими транспортними та енергетичними установками. Важко уявити собі ваше життя без цих звичних машин. Енергетичні якості таких машин (здатність швидко переміщатися, транспортувати вантажі, здійснювати різні види робіт) визначається якостями їх силової установки, двигуна, ДВС.

В кінці XIX століття в ряді країн виникла автомобільна промисловість. У царській Росії неодноразово робилися спроби організувати власне машинобудування. У 1908 р виробництво автомобілів було організовано на Російсько-Балтійському вагонобудівному заводі в Ризі. В Протягом шести років тут випускалися автомобілі, зібрані в основному з імпортних частин. Всього завод побудував 451 легковий автомобіль і невелика кількість вантажних автомобілів. У 1913 р автомобільний парк в Росії становив близько 9000 автомобілів, з них більша частина - закордонного проізводства.1

Після Великої Жовтневої соціалістичної революції практично заново довелося створювати вітчизняну автомобільну промисловість. Початок розвитку російського автомобілебудування відноситься до 1924 року, коли в Москві на заводі АМО були побудовані перші вантажні автомобілі АМО-Ф-15.

У XX столітті ДВС став основним двигуном в автомобільному транспорті. У 70-х роках майже 80% сумарної потужності всіх існуючих ДВС доводилося на транспортні машини (автомобілі, трактори та ін.). Паралельно йшло вдосконалення гідротурбін, які застосовувались на гідроелектростанціях. Їх потужність в 70-х роках XX століття перевищила 600 МВт.

В першій половині XX століття . створили нові типи первинних двигунів: газові турбіни, реактивні двигуни, а в 50-х і ядерні силові установки. Процес вдосконалення і винаходи первинних двигунів триває.

В період 1931-1941 рр. створюється багатосерійне і масове виробництво автомобілів. У 1931 р на заводі АМО почалося масове виробництво вантажних автомобілів. У 1932 р став до ладу завод ГАЗ.

У 1940 р почав виробництво малолітражних автомобілів Московський завод малолітражних автомобілів. Трохи пізніше був створений Уральський автомобільний завод. За роки післявоєнних п'ятирічок стали до ладу Кутаїський, Кременчуцький, Ульяновський, Мінський автомобільні заводи. Починаючи з кінця 60-х рр., Розвиток автомобілебудування характеризується особливо швидкими темпами. У 1971 р став до ладу Волзький автомобільний завод ім. 50-річчя СРСР.

У 1899 р в Петербурзі створений перший в світі економічний і працездатний двигун із займанням від стиснення. Перебіг робочого циклу в цьому двигуні відрізнялося від двигуна, запропонованого німецьким інженером Р. Дизелем, який передбачав здійснити цикл Карно з згорянням по изотерме. У Росії протягом короткого часу була вдосконалена конструкція нового двигуна - Безкомпресорні дизеля, і вже в 1901 р в Росії були побудовані безкомпресорні дизелі конструкції Г. В. Тринклера, а конструкції Я. В. Мамина - в 1910 р.2

Русский конструктор Е. А. Яковлєв спроектував і побудував моторний екіпаж з гасовим двигуном.

Основними критеріями при конструюванні і виробництві двигунів аж до 70-х років XX ст. залишалося прагнення до підвищення літрової потужності, а отже, і до отримання найбільш компактного двигуна. Після нафтової кризи 70 - 80 рр. основною вимогою стало отримання максимальної економічності. Останні 10 - 15 років XX ст. головними критеріями для будь-якого двигуна стали постійно зростаючі вимоги і норми по екологічній чистоті двигунів і перш за все по корінному зниження токсичності відпрацьованих газів при забезпеченні гарної економічності і високої потужності.

Корінна перебудова двигунобудування найбільшими автомобільними компаніями світу в останнє десятиліття XX в . збіглася з третім періодом гальмування російського двигунобудування. Через кризових явищ в економіці країни вітчизняна промисловість не змогла забезпечити своєчасне переведення двигунобудування на випуск нових типів двигунів. Разом з тим Росія має хороший науково-дослідний зачепив по створенню перспективних двигунів та кваліфіковані кадри фахівців, здатних досить швидко реалізувати наявний науковий і конструкторський заділ у виробництві. За останні 8 - 10 років розроблені і виготовлені принципово нові дослідні зразки двигунів з регульованим робочим об'ємом , А також з регульованим ступенем стиснення. У 1995 р розроблена і впроваджена на Заволзькому моторному заводі і на Нижньо-Новгородському автозаводі мікропроцесорна система управлінням топливоподачей і запалюванням, що забезпечує виконання екологічних норм ЄВРО-1. Розроблені і виготовлені зразки двигунів з мікропроцесорної системою управління топливоподачей і нейтрализаторами, що задовольняють екологічні вимоги ЄВРО-2. У цей період вченими і фахівцями НАМИ розроблені і створені: перспективний турбокомпаундний дизель, серія дизельних і бензинових екологічно чистих двигунів традиційної компоновки, двигуни, що працюють на водневому паливі, плаваючі транспортні засоби високої прохідності з щадним впливом на грунт і т. П.

Найпоширенішим, який отримав панівне застосування сьогодні, є поршневий двигун внутрішнього згоряння. Він кращий через високу економічності, що обумовлено високими ступенями стиснення і високими температурами робочого тіла в циліндрах ДВС.5

Сучасні наземні види транспорту зобов'язані своїм розвитком головним чином застосування в Як силових установок поршневих двигунів внутрішнього згоряння. Саме поршневі ДВС до теперішнього часу є основним видом силових установок, переважно використовуваних на автомобілях, тракторах, сільськогосподарських, дорожньо-транспортних і будівельних машинах. Ця тенденція зберігається сьогодні і буде ще зберігатися в найближчій перспективі. Основні конкуренти поршневих двигунів - газотурбінні і електричні, сонячні і реактивні силові установки - поки ще не вийшли з етапу створення експериментальних зразків і невеликих дослідних партій, хоча роботи по їх доведення і вдосконалення як автотракторних двигунів тривають у багатьох компаніях і фірмах усього світу.

Сучасному ДВС притаманні висока потужність, швидкохідні, надійність. Ці гідності забезпечуються при проектуванні конструктором, тепловими, гідродинамічними і розрахунками міцності ДВС. Розрахунками також визначається термін служби кожної деталі ДВС в конкретних умовах роботи, які можуть виявитися важкими. Досить сказати, що температура робочого тіла в камері згоряння двигуна внутрішнього згоряння може досягати 2600 ° K, а тиск при цьому нерідко перевищує 10 Мн / м2. Деталі й механізми ДВС відчувають теплові і механічні навантаження, що характеризуються значним розмахом і частотою коливань.

Над удосконаленням і створенням нових схем і типів двигунів внутрішнього згоряння працюють багато вчених, конструктори та інженери. Ведуться роботи по створенню всеїдних (багатопаливних) двигунів внутрішнього згоряння, двигунів внутрішнього згоряння, здатних працювати на газоподібному , Рідкому і навіть твердому паливі. Підвищується актуальність робіт з вишукування і створення нових видів палива для ДВС.
Удосконалення двигунів внутрішнього згоряння

Створення автомобілів з урахуванням вимог екології-одна з серйозних завдань, які стоять сьогодні перед конструкторами.

Удосконалення процесу згоряння палива в двигуні внутрішнього згоряння, застосування електронної системи запалювання приводить до зменшення в вихлопі шкідливих речовин.

Для економії палива створюються різні типи запалювання. Інженери югославського об'єднання «Електронска індустрія» створили електронну систему яка відслужила вже 30 тис. Ч. Крім іншого, вона регулює витрата пального. А одна з англійських фірм використовувала плазмовий варіант, що забезпечує легке займання бідної горючої суміші. Автомобіль, обладнаний такою системою, витрачає всього 2 л на 100 км пробігу.

Розроблено та інші методи економії . Французька фірма «Рено» експериментує з автомобільними газогенераторами. Сировиною для них служать деревина, солома, стебла кукурудзи та інші рослинні залишки. При спалюванні отриманого газу в суміші з дизельним паливом останнього потрібно в 3-4 рази менше.

Чистота «дихання» машини багато в чому залежить від карбюратора. Близько 75% цих приладів, що встановлюються на вітчизняних легкових автомобілях, виробляють в Дімітровграде.6

Перед творцями карбюратора «Озон» стояло завдання: домогтися більш оптимальних сумішей на різних режимах роботи двигуна. Це означало скоротити витрату палива, а отже, знизити токсичність вихлопних газів.

З 1979 р всі автомобілі, що сходять з ВАЗа, оснащуються карбюраторами «Озон». Такі карбюратори забезпечують діючі і перспективні норми токсичності вихлопних газів і дають 10-15% економії палива по їздовому циклу. Виробниче об'єднання «ГАЗ» (Горьковський автозавод) випускає нову модель легкових автомобілів «Волга» ГАЗ-3102. Ця машина елегантніше, комфортабельніше і могутніше за свою попередницю, але головне в тому, що у неї двигун з принципово новою системою запалення робочої суміші. Ця система - форкамерно запалювання - розроблена радянськими фахівцями на основі явища високої хімічної активності продуктів неповного згоряння багатою вуглеводнями суміші.

новий спосіб запалювання називається процесом лавинної активізації горіння чи скорочено ЛАГ-процесом. Суть його в тому, що в основну камеру згоряння бензино-повітряної суміші викидається з допоміжної форкамери факел хімічно активних продуктів неповного згоряння цій суміші.

Форкамерний двигун при високій своєї потужності забезпечує високу економічність в споживанні палива та виключно низьку токсичність відпрацьованих газів.

Нейтралізатори. Велика увага надається розробці устрою зниження токсичності-нейтралізаторів, якими можна оснастити сучасні автомобілі. Спосіб каталітичного перетворення продуктів згоряння полягає в тому, що відпрацьовані гази очищаються, вступаючи в контакт з каталізатором. Одночасно відбувається дожигание продуктів неповного згоряння, що містяться в вихлопі автомобілів .

Каталізатором служать або гранули розміром від 2 до 5 мм, на поверхні яких завдано активний шар з добавками благородних металів-платини, паладію і т. П., Або керамічний блок стільникового типу з подібною активною поверхнею. Конструкція нейтралізатора дуже проста. У металеву оболонку з патрубками для підведення і відведення газу укладена реакторна камера, яка заповнюється гранулами або керамічним блоком. Нейтралізатор кріплять до вихлопної труби, і гази, які пройшли через нього, викидаються в атмосферу очищеними. Одночасно пристрій може виконувати функції глушника шума.7

В СРСР налагоджено виробництво нейтралізатора для дизельних двигунів. У 1979 р на міські траси вийшли перші «Волги», обладнані незвичайної «пасткою для диму» - каталітичними нейтралізаторами, які різко знижують токсичність вихлопних газів автомобіля. Ефект від використання нейтралізаторів досягається значний: при оптимальному режимі викид в атмосферу оксиду вуглецю зменшується на 70-80%, а вуглеводнів-на 50-70%.

Велика кількість машин в Москві працює з нейтралізаторами, що дозволяють очищати відпрацьовані гази автомобілів від окису вуглецю і вуглеводнів.

Спеціалісти Науково-дослідного автомобільного і автомоторного інституту розроблено пристрій, який значно знижує вміст токсичних речовин у вихлопних газах, - «Каскад». В умовах міського руху «Каскад» забезпечує зниження витрати палива на 4-7% і зменшує викид окису вуглецю на 20-40%. «Каскад» може бути встановлений як на перебувають в експлуатації автомобілях, так і на знову випускаемих.8

Найважливіший показник якості автомобільного бензину-детонаційна стійкість. Для підвищення октанового числа в паливо вводять добавки . Найпростіший метод підвищення детонаційної стійкості-додавання тетраетилсвинцю. У більшості країн вже прийняті або - розробляються законодавчі заходи, що обмежують і дози етилування, і обсяг споживання етилованого бензину. В СРСР застосування етилованого бензину заборонено в Москві, Ленінграді, Києві і в деяких курортних центрах. Обмежена і величина добавки тетраетилсвинцю.

Перед вченими і інженерами постало завдання - погасити детонацію іншими способами. Це можна зробити, скажімо, збіднивши паливно-повітряну суміш, але тоді на повних потужностях двигун працював погано. Додавали до бензоповітряна сумішей водень-виходило непогано. Але поки широке застосування водню вимагає великої підготовчої роботи. Залишався один шлях-знайти інші, менш токсичні антидетонатори. В пошуках їх вчені випробували майже всі елементи таблиці Менделєєва і змушені були визнати, що мало хто з них можуть бути використані для цих цілей. З багатьох причин в числі основних претендентів виявилися сполуки марганцю.

У нашій країні роботи, пов'язані зі створенням антидетонаторов на основі елементоорганічних сполук марганцю (ЦТМ), ведуться під керівництвом академіка А. Н. Несмеянова. Уже виконано великий комплекс моторних і експлуатаційних випробувань, а загальний пробіг автомобілів різних марок на паливах з присадками ТЦМ склав близько 30 млн. Км. Виявилося, що бензин з цими присадками забезпечує нормальну експлуатацію автомобілів в діапазоні пробігу 60-100 тис. км. Каталітичні нейтралізатори відпрацьованих газів при цьому працюють безвідмовно. А токсичність виходу залишається на рівні звичайних бензинів.

Значно поліпшити склад вихлопних газів можна за допомогою різних добавок до палива. Вчені розробили присадку, яка знижує вміст сажі у вихлопних газах на 60-90% і канцерогенних речовин-на 40%.

Останнім часом на нафтопереробний підпріємствах країни широко впроваджується процес каталітічного ріформінгу нізькооктановіх бензінів. Відмінність даної установки від діючіх на других заводах Полягає в тому, что вона дозволяє ефектівніше облагороджуваті пальне. В результате можна віпускаті неетільовані, малотоксічні бензин. Тому смороду вважаються відносно чистими. Використання їх знижує забрудненість атмосферного повітря, збільшує термін служби автомобільних двигунів, скорочує витрату палива.

Отже, ми бачимо, що двигуни внутрішнього згоряння - дуже складний механізм. І Функція, виконувана тепловим розширенням в двигунах внутрішнього згоряння не так проста, як це здається на перший погляд. Та й не існувало б двигунів внутрішнього згоряння без використання теплового розширення газів. І в цьому ми легко переконуємося, розглянувши докладно принцип роботи ДВС, їх робочі цикли - вся їх робота заснована на використанні теплового розширення газів. Але ДВС - це тільки одне з конкретних застосувань теплового розширення. І судячи з того, яку користь приносить теплове розширення людям через двигун внутрішнього згоряння, можна судити про користь даного явища в інших областях людської діяльності.

І нехай проходить ера двигуна внутрішнього згоряння, нехай у них є багато недоліків, нехай з'являються нові двигуни, які не забруднюють внутрішнє середовище і які не використовують функцію теплового розширення , Але перші ще довго приноситимуть користь людям, і люди через багато сотень років будуть по доброму відгукуватися про них, бо вони вивели людство на новий рівень розвитку, а, пройшовши його, людство піднялося ще вище.
Список використаної літератури
1. Шестопалов К.С. Пристрій, технічне обслуговування легкового автомобіля. Навчальний посібник. Москва. Видавництво ДОСААФ. 1990.

2. Іванов Д.С. Двигуни внутрішнього згоряння, т. 1-3, Москва .. 1957.

3. Бородін Н.Г. Двигуни внутрішнього згоряння, Москва. 1968. Наступні

4. Фізика 8 клас, Москва. Видавництво Дрофа. 2002.

5. Велика енциклопедія Кирила і Мефодія 2001.

6. Великий довідник школяра 5-11 класи. Москва. Видавництво Дрофа. 2001.