Процесс исторического создания ДВС (Двигателя внутреннего сгорания)

В конце 18 века в Западной Европе во Франции, в 1799 году инженер Филипп Лебон провёл опыты, из которых он методом сухой перегонки древесины и угля получил газ, который он назвал: светильным. В этом же, 1799 году Ф.Лебон подал заявление и получил патент: «На использование и способ получения светильного газа путём сухой перегонки древесины или угля», и полученный светильный газ мог использоваться не только для возможности освещения.

В начале 19 века, в 1801 году Ф.Лебон получил ещё один патент: «На конструкцию газового двигателя». Суть работы данного агрегата опиралась на известном свойстве открытого им газа: где смесь с воздухом детонировала при воспламенении с выбросом огромного количества тепла. Продукты участвующие в процессе горения, быстро росли в объёме, совершая воздействие в виде давления на окружающие пространство – и тот эффект лишь надо было использовать для получения необходимой работы от выделившейся энергии. Двигатель Ф.Лебона, представлял собой конструкцию: из двух компрессоров и камеры где происходило выше описанное смешивание газа и воздуха. Где, первый компрессор выполнял работу по подаче в камеру сжатого воздуха, а второй – сжатый светильный газ из газогенератора. После данная газо-воздушная смесь попадала в рабочий цилиндр, где детонировала. Двигатель по конструкции был с двумя рабочими камерами по обе стороны хода поршня. Это был прообраз ДВС, и Ф.Лебон планировал создание двигателя внутреннего сгорания, к сожалению он в 1804 году погиб, не успев полностью создать и запустить в работу плод своего труда.

В дальнейшем изобретатели из разных уголков мира пробовали создать действующий двигатель, в котором будет использован светильный газ. Но все эти попытки оказались провальными или результат, который получался, был не технологичен и не мог успешно соревноваться с паровым двигателем.

Бельгийский механик Жан Этьен Ленуар создал первый работоспособный ДВС. Трудясь на производстве, Ж.Э.Ленуар пришёл к выводу, что топливовоздушную смесь в газовом двигателе можно детонировать при воздействии электрического тока (искры), и реализовал данную идею построив двигатель. Возникшие проблемы:

• Тугой ход поршня
• Перегрев поршня, ведущий к заклиниванию)

Он решил, сконструировав системы смазки и охлаждения созданного двигателя. В итоге Ж.Э.Ленуар работающий двигатель внутреннего сгорания. К 1864 году были произведены более четырёхсот двигателей различной мощности. Получив большую прибыль от своей разработки, Ж.Э.Ленуар не стал продолжать совершенствование своего двигателя, и это привело к вытеснению более технологичным двигателем, который создал немецкий изобретатель Август Отто и получил патент на своё изобретение модели газового двигателя в 1864 году.

В 1864 году изобретатель Август Отто начал совместную деятельность с инженером Лангеном для воплощения своего изобретения, и они создали компанию «Отто и Компания». Но А.Отто и Ланген ввиду технологической сложности были вынуждены и отказаться от электрического зажигания. Они решили производить воспламенение открытым пламенем через трубку. Цилиндр агрегата А.Отто, в отличие от аппарата Ж.Э.Ленуара, был расположен вертикально. Движение вала происходило сбоку цилиндра. Происходило следующие: двигающийся (вращающийся) вал двигал поршень на 1/10 высоты цилиндра, где под поршнем появлялось разреженное пространство и происходило попадание туда газовоздушной смеси.

Затем эта смесь детонировалась. При детонации давление под поршнем увеличивалось до 4 ед.атм. Под воздействием данных сил поршень поднимался, объём возрастал, а давление снижалось. Поршень сначала под воздействием газа, а потом и по инерции поднимался до того уровня, пока под ним не создавалось разряженное пространство. Здесь, энергия детонирующего топлива была использована в двигателе полностью. В этом и было главное оригинальное технологическое решение А.Отто. Движение поршня вниз шло под воздействием атмосферного давления, и после того, как давление в цилиндре достигало атмосферного уровня, приоткрывался выпускной клапан, и поршень своей массой вытеснял отработанные газы. Здесь из-за более полного расширения продуктов сгорания КПД этого агрегата было больше, чем тот же показатель двигателя Ж.Э.Ленуара и мог доходить до 16 %, что превосходило КПД самых продвинутых паровых машин на тот момент технологического развития. Помимо этого, двигатели Отто были более чем в пять раз экономичнее двигателей Ж.Э.Ленуара, к ним сразу возник большой интерес. В первые годы было выпущено почти шесть тысяч штук. И сам изобретатель не остановился на достигнутом и продолжал конструкторскую модернизацию своего изобретения. И одной из первых модернизаций было применение кривошипно-шатунной передачи. Все его разработки привели его к изобретению в 1877 году, где А.Отто получил патент на двигатель с четырёхтактным циклом работы. Этот цикл (цикл Отто) и сейчас используется в основе работы большинства современных двигателей. На последней фотографии инженер Э. Ланген.