История развития бензиновых двигателей внутреннего сгорания

Эволюция двигателей - Как было раньше, и как стало сегодня.

История развития бензиновых двигателей внутреннего сгорания

Несмотря на то, что самые первые двигатели внутреннего сгорания были изобретены и сконструированы более 140 лет тому назад, все-равно у современных автомобильных моторов по-прежнему чрезвычайно много общего с теми первыми силовыми агрегатами, которые по своему принципу действия напоминают гражданам на планете малые миниатюрные электростанции.


Как известно, топливом для первого двигателя был именно газ, который воспламенялся в специальной камере внутреннего сгорания. Как и тогда на заре их появления, в сегодняшних моторах, предварительно смешанные с воздухом пары бензина, поджигаются в камере внутреннего сгорания при помощи искры. Таким образом становится очевидным, что основной принцип автомобильного двигателя остался до сегодняшних дней неизменным. А вот что касается энергоэффективности и экологичности всех современных моторов, то они в значительной степени действительно сильно эволюционировали и изменились, став при существенном росте эффективности более дружелюбными и безопасными для окружающей среды и для самого человека.

 

Как владелец компании "Хонда" доказал фирме "General Motors", что его автомобили лучше.


Карбюратор и инжектор


Одним из ключевых элементов в конструкции бензиновых моторов до последнего времени являлся, как все знают, карбюратор. Подобное техническое решение для автомобильных моторов можно встретить еще и в сегодняшние дни, заглянув под капот некоторых отечественных машин сконструированных в прошлом ХХ веке.

 

Как показали исследования, модернизация карбюратора, являющегося необходимым устройством для качественного и правильного смешивания топлива и воздуха, зашла в тупик. Повышать эффективность карбюраторов уже не было ни каких возможностей, поэтому инженеры в сфере автомобильной индустрии стали один за другим отказываться от применения карбюраторов на моторах своих автомобилей.

 

Кроме того, все карбюраторные моторы являются невполне и невесьма экологичными, что в свете тезисов о защите окружающей среды стало дополнительным стимулом отказа от этих самых карбюраторов. Стоит здесь также отметить, что долгое время работа двигателя внутреннего сгорания предполагала смазку трущихся внутренних частей мотора посредством добавления моторного масла непосредственно в бензин. И здесь как-раз было чрезвычайно важно соблюсти те оптимальные пропорции, позволяющие обеспечивать необходимый эффект смазки, вместе с тем допуская минимальное количество нагара, образующегося после выгорания топливной смеси сдобренной моторным маслом. Нарушение технологии смешивания бензина и масла влекло за собой появление густого сизого дыма позади даже исправной машины.

 

Смотрите также: 10 сумасшедших внедорожных автотранспортных средств.

 


Первые моторы, что оснащались системой топливного впрыска, увидели свет в конце ХIХ столетия. В то время на заре прошлого века, когда подавляющее количество автомобилестроителей работали над усовершенствованием карбюратора, один из умных немецких инженеров впервые получил патент на систему впрыска топлива в камеру сгорания автомобильного цилиндра. Однако надежность и практическая безотказность карбюраторных моторов не дала той возможности бурному развитию инжекторных моторов, ввиду чего, говорить о первых серьезных попытках конструкторов двигателей запустить новую систему топливного впрыска в серийное производство не приходится, это стало возможным лишь к периоду начала Первой мировой войны. Но именно немецкие военные самолеты стали первыми серийными аппаратами на чьих моторах карбюраторы уступили место непосредственному впрыску. А вот Советская, Английская и Американская авиации получили на вооружение самолеты с инжекторными моторами только к концу войны. Правда тогда это была система механического топливного впрыска по своей эффективности мало чем напоминающая современные электронные системы.


В отличие от карбюраторных моторов, двигатели, оснащенные системой топливного впрыска, отличались большей мощностью и хорошей тягой, и это благодаря тому, что для каждого цикла сгорания количество и состав смеси были точно отмерены.


Что касается автомобилестроения, то здесь, несмотря на меньшую эффективность карбюратора, карбюраторные моторы оставались практически безальтернативными еще очень долгое время.


Рециркуляция выхлопных газов.


Может сначала показаться, что усовершенствование автомобильных двигателей происходило недостаточно быстро, однако этот вывод преждевременен и не справедлив. Одной из первых деталей, играющих ключевую роль в работе мотора, стал клапан рециркуляции отработанных газов. Система рециркуляции выхлопа является неотъемлемой частью силовых агрегатов подавляющего числа современных автомобилей. Эта система позволяет максимально эффективно задействовать топливо сжигая его в камерах цилиндров с наибольшим эффектом. Благодаря процессу рециркуляции продуктов сгорания топлива, отработанные газы вновь поступают в двигатель, где опять участвуют в процессе воспламенения и сгорания топливной смеси. Таким образом достигается не только более полное сжигание бензина, но и заодно уменьшается количество вредных выбросов в атмосферу, образующихся в результате работы двигателя внутреннего сгорания.

 

Стоит также отметить, что в современных моторах клапан рециркуляции отработанных газов позволяет сэкономить до 25% топлива не сгоревшего при первоначальном воспламенении рабочей смеси, которое в отсутствии системы рециркуляции попросту вылетело бы в атмосферу. Таким образом, впервые появившись в середине прошлого века данная система рециркуляции выхлопных газов стала обязательной частью для всех выпускаемых ныне моторов.



Система электронного зажигания.


Другим важным шагом в процессе эволюции автомобильных моторов можно назвать разработку и применение электроники в системе зажигания. Довольно продолжительное время система зажигания автомобильного двигателя имела контактную конструкцию. Однако при такой конструкции мотора от правильно выставленного опережения зажигания в полной мере и зависела эффективность работы всего агрегата.

 

Как владелец компании "Хонда" доказал фирме "General Motors", что его автомобили лучше.

 

Электроника, пришедшая на смену контактному зажиганию, позволила точно выверять момент воспламенения топливной смеси, исключив ее преждевременное возгорание относительно хода поршня. Впрочем, весьма продолжительное время электронное зажигание применялось только для некоторых карбюраторных моторов будучи своеобразной опцией для дорогих моделей машин, которая предназначалась для повышения отдачи двигателя. Но поскольку используемые устройства требовали сложных настроек и специального оборудования, такие электронные системы зажигания долгое время оставались редкостью, тогда как подавляющее число автомобилистов продолжали сжигать миллионы тонн топлива ввиду неэффективной работы карбюраторных моторов, оснащаемых морально-устаревшей системой зажигания контактного типа.


Применение обедненной топливной смеси.


Вариантом повышения эффективности бензиновых двигателей стал переход некоторых разработчиков на использование обедненной топливной смеси. Инженерами было изменено привычное соотношение топливной смеси. По такой технологии во второй половине 70-х годов стали строить свои моторы инженеры фирм "Honda", "Mitsubishi", "Nissan", а также некоторых других производителей. Но поскольку, разработанные под применение обедненной смеси моторы требовали установки сложнейших и дорогостоящих каталитических нейтрализаторов, подобные агрегаты не прижились в автомобилестроении и уже к началу 90-х годов практически полностью перестали производиться.


Электронный топливный впрыск.


Пожалуй наиболее серьезным шагом в процессе эволюции автомобильных моторов является разработка системы электронного топливного впрыска. По сравнению с механическими аналогами, такие электронные системы позволяли гораздо точнее контролировать количество смеси подаваемой в камеру сгорания. Первоначальные технологии изначально предусматривали одноточечную конструкцию электронного впрыска, но вскоре на смену им пришли системы многоточечного и даже многопортового впрыска. Впрочем, хотим заметить, что многопортовый впрыск сегодня практически ни одним производителем моторов не используется ввиду сложности и дороговизны такой конструкции.


Сегодня в конструкции инжекторных моторов повсеместно применяются датчики кислорода именуемые лямбда-зондами. Такие датчики устанавливаются в системе выпуска отработанных газов и выполняют функцию контроля эффективности сгорания топлива в каждом цикле. Многие автомобили располагают двумя и более кислородными датчиками, которые устанавливаются до и после каталитического нейтрализатора. При всех плюсах, лямбда-зонды обладают существенным недостатком, особенно заметным в российских условиях эксплуатации автомобилей. Эти устройства чрезвычайно чувствительны к качеству топлива и при использовании некачественного бензина могут выйти из строя уже после нескольких тысяч километров пробега.

Помимо двигателей, работающих по принципу цикла Отто, в мире современного автомобилестроения находят применение и другие технологии. Так, в качестве альтернативы можно назвать те моторы, работающие по принципу цикла Аткинсона. Правда такие двигатели не столь распространены ввиду меньшей мощности при прочих равных характеристиках. Как правило, бензиновые двигатели, работающие по циклу Аткинсона, используются в основном в гибридных силовых установках.


Сегодня, как и сто лет тому назад, конструкторы продолжают трудиться над повышением эффективности автомобильных двигателей. Так, уже возможно, совсем скоро в свечах зажигания будут использоваться лазерные технологии, а для изготовления дроссельной заслонки будут применяться альтернативные материалы.

Оцените новость:
30.05.16 (09:16)
17 475
Источник — © 1gai.ru
Автор — Eric
Автомобили из каких стран вы считаете надежными?

Следите за нами в соцсетях

Новостная рассылка


Рассылка анонсов статей производится каждый понедельник