 | Эта статья требует дополнительных ссылок для проверки . ( декабрь 2009 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения ) |
Двигатель Отто был большим стационарным одноцилиндровым четырехтактным двигателем внутреннего сгорания, разработанным немцем Николаем Отто . Это была машина с низкой частотой вращения, которая производила только каждый второй ход из-за цикла Отто , также разработанного Отто.
Типы [ править ]
Немецкие изобретатели Николаус Отто и его партнер Ойген Ланген разработали три типа двигателей внутреннего сгорания . Это были неудачный компрессионный двигатель 1862 года, атмосферный двигатель 1864 года и цикл Отто 1876 года, известный сегодня как бензиновый двигатель . Двигатели изначально использовались для стационарных установок, так как Отто не интересовался транспортом. Другие производители, такие как Daimler, усовершенствовали двигатель Отто для использования в транспортных средствах. [1] [2] [3]
Хронология [ править ]
Николаус Август Отто в молодости был коммивояжером в продуктовом магазине. Во время своих путешествий он столкнулся с двигателем внутреннего сгорания, построенным в Париже бельгийским эмигрантом Жаном Жозефом Этьеном Ленуаром . В 1860 году Ленуару удалось создать двигатель двойного действия, который работал на осветительном газе с эффективностью 4%. 18-литровый двигатель Ленуара мог выдавать всего 2 лошадиные силы.
При испытании копии двигателя Ленуара в 1861 году Отто узнал о влиянии сжатия на топливный заряд. В 1862 году Отто попытался создать двигатель, чтобы улучшить низкий КПД и надежность двигателя Ленуара. Он попытался создать двигатель, который сжимал бы топливную смесь перед воспламенением, но потерпел неудачу, так как этот двигатель работал не более чем за несколько минут до своего разрушения. Многие инженеры также безуспешно пытались решить проблему. [4]
В 1864 году Отто и Ойген Ланген основали первую компанию по производству двигателей внутреннего сгорания NA Otto and Cie (NA Otto and Company). В том же году Отто и Си удалось создать успешный атмосферный двигатель. [4]
На заводе не хватило места, и в 1869 году он был перенесен в город Дойц, Германия, где компания была переименована в Gasmotoren-Fabrik Deutz (Компания по производству газовых двигателей Deutz). [4]
Готлиб Даймлер был техническим директором, а Вильгельм Майбах руководил разработкой двигателей. Даймлер был оружейным мастером, который ранее также работал над двигателем Ленуара. [5]
К 1876 году Отто и Лангену удалось создать первый двигатель внутреннего сгорания, который сжимал топливную смесь перед сгоранием, обеспечивая гораздо более высокий КПД, чем любой другой двигатель, созданный к тому времени.
Атмосферный двигатель [ править ]
В первой версии атмосферного двигателя использовалась конструкция колонны с канавками, разработанная Ойгеном Лангеном. Рабочий ход атмосферного двигателя передается вверх с помощью зубчатой рейки и шестерни для преобразования линейного движения поршня во вращательное движение. Степень расширения этого двигателя была намного более эффективной, чем у двигателя Ленуара 1860 года, и обеспечивала ему превосходную эффективность.
Двигатель Ленуара был двигателем, который сжигал топливо без предварительной попытки сжать топливо / смесь. Атмосферный двигатель Отто / Лангена работал с КПД 12% и выдавал 0,5 л.с. (0,37 кВт ; 0,51 л.с. ) при 80 об / мин. В соревновании на Всемирной выставке 1867 года в Париже, он легко превзошел по эффективности двигатель Ленуара и выиграл золотую медаль, тем самым открыв путь для производства и продаж, на которые были потрачены средства на дополнительные исследования.
В первом варианте для стабилизации стойки использовалась рама. Вскоре от этого отказались, поскольку конструкция была упрощена. Более поздние двигатели также отказались от рифленого цилиндра. Атмосферный двигатель использовал систему зажигания газового пламени и имел мощность от 0,25 до 3 л.с. (от 0,19 до 2,24 кВт ; от 0,25 до 3,04 л.с. ).
Когда в 1872 году NA Otto & Cie была реорганизована в Gasmotoren-Fabrik Deutz , руководство выбрало Даймлера в качестве директора завода, минуя даже Отто, и Даймлер присоединился к компании в августе, взяв с собой Maybach в качестве главного конструктора. [6] В то время как Daimler удалась улучшить производство, слабость в вертикальном исполнении поршневой Отто, в сочетании с упорной настойчивостью Daimler, на атмосферных двигателях, привела компанию в тупик. [7]
При всем своем коммерческом успехе, когда к 1875 году компания производила 634 двигателя в год [7], двигатель Отто и Лангена зашел в технический тупик: он производил всего 3 л.с. (2,2 кВт ; 3,0 л.с. ), но требовал 10–13 футов (3,0–4,0 м) для работы. [7] В 1882 году, после производства 2649 двигателей, производство атмосферных двигателей было прекращено. В этом же году компанию покинули Готлиб Даймлер и Вильгельм Майбах. [4]
Цикл Отто [ править ]
После 14 лет исследований и разработок Отто 9 мая 1876 года удалось создать двигатель внутреннего сгорания со сжатым зарядом. Отто нашел способ наслоить топливную смесь в цилиндр, чтобы топливо сгорало постепенно, а не взрывалось. Он назвал это слоистым или стратифицированным зарядом. Это привело к контролируемому сгоранию и более длительному проталкиванию поршня в цилиндр, а не к взрыву, который разрушил все двигатели, которые пытались использовать ранее. Топливо по-прежнему освещало газ, точно так же, как использовали атмосферные двигатели Ленуара и его собственные.
Этот двигатель использовал четыре цикла для создания мощности. Теперь он известен как двигатель цикла Отто . Это тот самый двигатель, который впервые был опробован в 1862 году.
Отто обратил свое внимание на четырехтактный цикл во многом благодаря усилиям Франца Рингса и Германа Шумма , привлеченных в компанию Готлибом Даймлером . [7] Цикл Отто относится именно к этому двигателю («Бесшумный двигатель Отто»), а не к двигателю Отто и Лангена. Это был первый коммерчески успешный двигатель, в котором использовалось сжатие в цилиндрах (как запатентовал Уильям Барнетт в 1838 году). Двигатель Рингса-Шумма появился осенью 1876 года и сразу же имел успех. [7]
Расположение цилиндров компрессионного двигателя было горизонтальным. Он отличался управлением золотникового клапана с газовым зажиганием пламени , который преодолел проблемы, которые Ленуар не мог решить с помощью электрического зажигания, которое в то время было ненадежным. За 15 лет до разработки двигателя Отто выходная мощность ни разу не превышала 3 л.с. Через несколько лет после разработки двигателя Отто мощность двигателя выросла до 1000 л.с. [4]
Двигатель Otto Cycle в конечном итоге был адаптирован для работы на Ligroin, а затем на бензине и многих других газах. Во время Второй мировой войны двигатели Отто работали на более чем 62 различных видах топлива, таких как древесный газ, угольный газ, пропан, водород, бензол и многие другие. Двигатель ограничен легким топливом. Более поздняя разработка этого двигателя, известная как дизельный двигатель, может сжигать тяжелое топливо и масла.
Карбюратор и низковольтное зажигание [ править ]
В 1884 году компания Deutz также разработала карбюратор и надежную систему зажигания низкого напряжения . Это позволило впервые использовать жидкое нефтяное топливо и сделало возможным использование двигателя при транспортировке. Эта работа велась параллельно с работой Готлиба Даймлера и Вильгельма Майбаха, которые также разработали карбюратор, который заменил оригинальное зажигание с горячей трубкой на Daimler Reitwagen , и систему зажигания от магнето, которая легла в основу магнето корпорации Роберт Бош . Daimler продолжил разработку двигателя Отто для транспорта, а Deutz перешел на дизельные двигатели.
Утрата патента [ править ]
В 1886 году немецкое патентное ведомство аннулировало патент Deutz, который действовал до 1891 года, из-за открытия предыдущего патента на четырехтактный двигатель французом Альфонсом Бо де Роша . Дойц не смог показать, что его система индукции стратифицированного заряда не похожа на ту, что описана в патенте Роша, и потерял свою монополию и 1 из своих 25 патентов. К 1889 году более 50 компаний производили двигатели конструкции Отто. [8]
Стационарные двигатели [ править ]
Зажигание свечей зажигания [ править ]
Двигатели Отто были оснащены механизмами разной конструкции для инициирования искрообразования. Otto - один из первых двигателей, в котором используется свеча зажигания - устройство, вырабатывающее небольшую электрическую искру для воспламенения топливного заряда. Обычно он состоял из поворотного переключающего рычага, который на короткое время захватывает рычаг выключателя питания и быстро его тянет. Затем рычаг переключателя отпускается, и ему дают вернуться в исходное положение для подготовки к следующему циклу. Эта система требует внешнего электрического аккумулятора , катушки зажигания и системы электрического заряда, аналогичной современным автомобильным двигателям.
Позже двигатели Отто использовали небольшое магнето непосредственно на двигателе. Вместо срабатывания переключателя запальный рычаг свечи зажигания быстро вращает ротор магнето, который затем возвращается в исходное положение под действием натяжения пружины. Это быстрое вращение катушки магнето создает очень короткий электрический ток, который зажигает свечу зажигания и воспламеняет топливо. Эта конструкция имеет то преимущество, что не требует внешней батареи, и именно так работают современные портативные газовые двигатели, когда магнитная часть магнето встроена в маховик . Современные портативные двигатели возбуждают магнето при каждом вращении маховика, поэтому используйте кулачковый электрический переключатель, чтобы предотвратить зажигание свечи, за исключением рабочего хода двигателя (см. Потерянную искру ).
Регулировка оборотов двигателя [ править ]
Воспроизвести медиа Как регулятор регулирует частоту вращения двигателя в двигателе Отто. Этот конкретный двигатель работает на природном газе; большой дискообразный объект под двигателем - регулятор давления газа. (22сек, 320x240, 320кбит / с видео) | Воспроизвести медиа Крупный план колеса регулятора, который либо поднимается над кулачком впуска топлива, либо скользит вправо и движется по инерции. (14сек, 320x240, 250кбит / с видео) |
Это демонстрация того, как работает регулировка скорости в двигателе Отто. Вращающиеся шары являются центробежным регулятором , и по мере того, как машина работает медленнее, маленькое колесо перемещается влево, вставляя стержень в ближайший ролик и толкая его вверх, чтобы вызвать забор топлива для запуска двигателя на один оборот.
Если машина находится под нагрузкой и все еще работает слишком медленно, кулачок продолжает оставаться вставленным и заставляет двигатель запускаться повторно для каждого цикла зажигания. Когда частота вращения двигателя увеличивается, регулятор тянет маленькое колесо вправо, и машина движется по инерции без впрыска топлива, хотя свеча зажигания продолжает гореть без топлива в цилиндре.
Этот метод управления скоростью часто называют методом попадания или промаха, потому что двигатель запускается неправильно (из-за отсутствия топливной смеси) на тех тактах, когда двигатель работает быстрее регулируемой скорости, но попадает в ( огонь) при силовых ударах со слишком низкой скоростью. Топливо не используется в тактах с ошибочным зажиганием.
Цилиндр охлаждения [ править ]
В двигателях Otto используется обтекаемая водяная рубашка вокруг стенки цилиндра, аналогичная современным системам охлаждения двигателя. Стационарные двигатели Отто, представленные на выставке Western Minnesota Steam Threshers Reunion, используют один большой радиатор тепла снаружи здания. Эта централизованная удаленная система отвода тепла также помогает поддерживать прохладу в двигателе.
Первое использование на транспорте [ править ]
У Отто и его менеджера Готлиба Даймлера были серьезные разногласия по поводу будущего направления двигателя Отто. В то время как Отто хотел производить большие двигатели для стационарных применений, Daimler хотел производить двигатели, достаточно маленькие, чтобы их можно было использовать на транспорте. После периода разногласий Даймлер оставил работу Отто и взял с собой Вильгельма Майбаха. В 1883 году Daimler и Maybach создали двигатель мощностью 0,5 л.с., который был небольшим и эффективным. Чтобы обойти патенты, которыми Отто владел на конструкцию двигателя, была обнаружена претензия в отношении патента, выданного Бо де Роша в 1862 году, в том же году, когда Отто впервые не смог создать свой четырехтактный двигатель. Те, кто завидовали патентам Отто (было 25 патентов), в Германии отменили 1 патент в основном из-за того, что суд не понял значения Отто.многослойная система заряда, которая преодолела проблемы взрывного сгорания, которые ранее разрушали все конструкции двигателей.
Даймлер всегда называл свою конструкцию двигателем взрыва, чтобы противопоставить его двигателю Отто, и смог уклониться от выплаты гонорара Отто. В 1885 году он и Майбах создали двигатель, названный «Дедушкины часы», и построили вокруг него двухколесную раму. Это стало первым автомобилем с двигателем Отто. Четырнадцатилетний сын Даймлера Адольф был первым, кто ездил на этом моторизованном велосипеде, который является первым моторным транспортным средством с двигателем внутреннего сгорания. Daimler / Maybach Petroleum Reitwagen (ездовой автомобиль) 1885 года был первым мотоциклом (и первым моторным транспортным средством) с двигателем внутреннего сгорания. [2]В то время как Deutz продолжал производить большие стационарные двигатели, Daimler перешел на лодки, дирижабли, локомотивы, автомобили, грузовики и другие виды транспорта. Deutz - старейший в мире производитель двигателей. [1] Daimler, которая стала Daimler-Benz , является старейшим в мире производителем автомобилей.
Компания Daimler-Benz подготовила это видео к 125-летию создания первого автомобиля, который Daimler назвал «Petroleum Reitwagen». В нем использовалось зажигание от горячей трубки, потому что электрические системы того времени были ненадежными. Этот двигатель работал на топливном лигроин , как и все транспортные средства до тех пор , а в прошлом году 1905. [ править ] Даймлер и Майбах основал компанию , известную как Daimler Motorenwerke Gesellschaft , которая позже слилась с Benz , чтобы сформировать Daimler-Benz, известный также , как Mercedes- Benz .
Сегодня компания Отто Deutz - один из крупнейших производителей большегрузных автомобилей в мире. Daimler-Benz - один из крупнейших и наиболее уважаемых производителей роскошных автомобилей в мире. Практически все мировые производители автомобилей производят автомобили с двигателями цикла Отто, которые настолько распространены, что их называют бензиновыми двигателями.
Ссылки [ править ]
- ^ a b [1] , Николаус Август Отто: Изобретатель двигателя внутреннего сгорания.
- ^ a b [2] Архивировано 3 марта 2016 г. в Wayback Machine , История Daimler-Benz.
- ^ [3] Архивировано 10 мая 2012 г.в Wayback Machine, Музей Даймлер-Бенц, Каннштатт, Германия.
- ^ a b c d e "Архивная копия" . Архивировано из оригинала на 2011-05-07 . Проверено 22 мая 2011 .CS1 maint: заархивированная копия как заголовок ( ссылка ), Музей Н.А. Отто.
- ^ [4] Архивировано 17 февраля 2011 г.в Wayback Machine , Deutz AG.
- ↑ Мудрый, Дэвид Берджесс. «Даймлер: основатель четырехколесного автомобиля», в Норти, Том, изд. Мир автомобилей (Лондон: Orbis, 1974), том 5, с.482.
- ^ а б в г д Мудрый, с.482.
- ↑ Веб-сайт музея Отто, Архивировано 7 мая 2011 г. в Wayback Machine.
Внешние ссылки [ править ]
 | Викискладе есть медиафайлы, связанные с двигателями Отто . |
- Фотография Жана Жозефа Этьена Ленуара
- Статья Encyclopædia Britannica об Этьене Ленуаре
- Thinkquest Otto Engine
- Музей Отто
- Николаус Отто
- Фотография Николая Августа Отто
- Deutz AG
- История Отто и Си
- Оригинальный атмосферный двигатель Отто, работающий на Youtube
- Двигатель Отто с золотниковым клапаном зажигания
