КРАТКАЯ ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
Идея сжигания топлива внутри цилиндра поршневой машины возникла еще в конце XVIII в. В первой половине XIX в многие изобретатели без особого успеха пытались создать двигатели внутреннего сгорания.
В 1860 г. был создан первый двигатель внутреннего сгорания (газовый двигатель Ленуара, построенный в Париже), работавший на светильном газе, без сжатия с засасыванием смеси на половине хода поршня.
В 1870 г. ПОЯВИЛИСЬ газовые двигатели внутреннего сгорания Лангена «1 Отто (в г. Дейтце близ Кельна), работавшие по четырехтактному циклу с зфедварительным сжатием. К этому же времени относится построение первых ;1вухтактиых двигателей.
Появление двигателей внутреннего сгорания и их дальнейшее развитие определилось потребностью в компактном двигателе вместо громоздких паро-сых машин, широко применявшихся в качестве агрегатов, снабжаюш.их энергией промышленные предприятия. Вследствие малого веса и габаритов, а также ПОСТОЯННОЙ готовности к работе двигатель этого типа стал применяться из качестве силовой установки на автомобиле и самолете.
В 1879 г. И. С. Костович предложил бензиновый двигатель для дирижабля. Это был первый двигатель, работающий на жидком топливе. Двигатель И С. Костовича отличался противолежащим расположением цилиндров и электрическим зажиганием (и то и другое применялось впервые). При мощности 80 л. с. двигатель характеризовался удельным весом 3 кг1л. с.
Начиная с 1885 г. получают распространение двигатели, работающие на 4<еросине и более тяжелых сортах жидкого топлива. В 1890 г. на Московском заводе Е. Я. Бромлея был построен четырехтактный калоризаторный керосиновый двигатель.
В 1892 г. было начато производство керосиновых двигателей на Механическом.заводе Э. Нобеля (ныне «Русский дизель»). Сначала завод выпускал четырехтактные керосиновые двигатели, а позже на заводе была создана оригинальная конструкция двухтактных двигателей, преимуществом которых явилось отсутствие клапанов и привода к ним и большая плавность хода. В 1893 г. на Всемирной выставке в Чикаго за керосиновые двигатели завод получил высшую награду. Подобные двигатели по заказу Главного артиллерийского управления были установлены заводом на облегченные генераторные повозки (полевые электросганции), применявшиеся в период русско-•5птонской войны.
Наибольшее распространение двигатели внутреннего сгорания получили с появлением двигателей высокого сжатия, работающих на жидком топливе. В этих двигателях воспламенение топлива происходило от тепло гы сжатого в цилиндре воздуха.
В 1885 г. Э. Капитэн предложил конструкцию двигателя, в котором сжатие воздуха до температуры воспламенения тяжелого топлива и последующее
его сгорание происходило при постоянном давлении. Однако Капитэну не удалось построить двигатель из-за отсутствия средств.
В 1893 г. появилась брошюра Рудольфа Дизеля под названием «Теория и конструкция рационального теплового двигателя для замены паровых машин и известных в настоящее время тепловых двигателей». В этой брошюре Р Дизель на основании теоретических исследований предлагал (как и Э. Ка-питэн) повьпиать температуру воздуха путем сжатия и вводить в нагретый возду.х мелко распыленное топливо, которое должно было сгорать без повышения температуры. Изотермическое сгорание должно было дать возможность работать двигателю без
;------ -. ,,., „„ „....,-„„.„.,.,... охлаждения стенок цилиндра и
приблизить тепловой процесс к циклу Карно.
Предложенное Р. Дизелем сгорание при постоянной температуре и работа двигателя без охлаждения стенок цилиндра оказались неосуществимыми: первый, построенный в 1895 г. двигатель, конструкция которого наиболее близко соответствовала высказанным Р. Дизелем идеям, оказался неработоспособным.
В период 1895-1897 гг. инженеры Аугсбурского завода. полностью переконструировали двигатель, и новый двигатель Р. Дизеля промышленного типа был установлен на спичечной фабрике в 1897г. Вследствие выявившихся при эксплуатации конструктивных недостатков выпуск этих двигателей был прекращен.
Первый четырехтактный двигатель с воспламенением от сжатия, созданный в России, работал на сырой нефти, соляровом масле, а также на керосине. Он был построен в 1899 г. на Механическом заводе Э. Нобеля по чертежам этого же завода. Данный двигатель конструктивно и по протеканию рабочего процесса существенно отличался от упомянутого выше двигателя, построенного в 1897 г. и работавшего только на керосине.
Первый отечественный двигатель с воспламенением от сжатия (тип А, фиг. 1), названный дизелем, имел мощность 20-26 л. с. при числе оборотов 193 в минуту и при давлении сгорания 30 кг1см. Это название прочно утвердилось за всеми двигателями с воспламенением от сжатия, несмотря на то, что процесс и конструкция их отличались от предложенных Р. Дизелем.
За два года заводом Э. Нобеля было построено 40 двигателей с воспламенением от сжатия общей мощностью около 1500 л. с.
В 1902 г. при конструировании двигателя мощностьюбО л. с. завод отказался от копструкции двигателей с крейцкопфом, остановившись на конструкции типа Б без крейцкопфа (фиг. 2). Это позволило уменьшить высоту двигателей, их вес и стоимость.
В новом двигателе, помимо других конструктивных усовершенствований, был установлен топливный нсос с регулировкой начала подачи топлива и с
Фиг. 1. Двигатель типа А с крейцкопфом.
обратным перепуском топлива через впускной клапан. Данный насос очень скоро стал широко применяться в двигателях различного назначения. В этом же двигателе для распыливания топлива впервые была использована система отдельного компрессора-компаунд.
В двуступенчатой системе, принятой Р. Дизелем, первой ступенью являлся рабочий цилиндр. Во время хода сжатия, когда давление достигало 10 кг1см, необходимое количество воздуха отводилось из этого цилиндра в ресивер через специальный перепускной клапан и далее поступало в компрессор, в котором оно сжималось до давления 50 кг1см При такой системе продукты сгорания попадали в распыливающий воздух, вследствие чего ухудшались условия сгорания, увеличивался расход топлива и, кроме того, засорялась форсунка. В результате применения конструкторами завода отдельной системы компрессора улучшилось сгорание, уменьшился расход топлива и распылитель форсунки перестал засоряться.
Предложенная конструкция в дальнейшем получила широкое распространение и была использована за границей.
В 1903-1911 гг. производство двигателей с воспламенением от сжатия было налажено на Коломенском заводе, на заводе Фельзер (ныне «Двигатель революции»), на Николаевском судостроительном и Сормовском заводах.
В 1903 г. на Сормовском заводе был построен первый теплоход (нефтеналивная баржа) «Вандал», на котором было установлено три трехцилиндровых четырехтактных 120-сильных двигателя с воспламенением от сжатия конструкции завода Э. Нобеля.
В 1904 г. Сормовский завод выпустил более совершенный теплоход «Сармат», на нем были установлены два двигателя завода Э. Нобеля, каждый мощностью 180 л. с. при 240 об/мин. Первые судовые двигатели конструктивно сравнительно мало отличались от стационарных, но были несколько более быстроходными и имели уменьшенный ход поршня, число оборотов можно было изменять вручную при помощи специального приспособления, которым снабжались эти двигатели. Для осуществления заднего хода завод применил систему электропередачи между двигателем и гребным винтом, последний приводился во вращение от специального электродвигателя.
Преимуществом двигателей внутреннего сгорания по сравнению с паровыми было значительное сокращение расхода топлива, а для судовых двигателей также упрощение управления, маневрирования и хранения топлива.
Вскоре после выпуска теплохода «Сармат» главный инженер Коломенского завода Р. А. Корейво сконструировал специальную муфту с пневматическим управлением для маневрирования и обратного хода, названную его именем.
