1.

Перший діючий ДВЗ був побудований у Франції Жаном Етьєном Ленуаром у 1860р. Паливом був світильний газ, попередній стиск суміші не здійснювався, тому коефіцієнт корисної дії був відносно низький. Двигун Ленуара являв собою вкрай недосконалу теплову установку, неконкурентоспроможну навіть з паровими машинами того часу.

У 1876 р. німецьким механіком Ніколаусом Августом Отто був створений чотиритактний газовий двигун з попереднім стиском, що працював по запропонованому у 1862 році французьким інженером Бо-де-Роша циклу зі згорянням палива при постійному об'ємі. Ідеалізований цикл, що відбувається у таких двигунах, відтоді отримав назву «цикл Отто». По такому показнику, як ККД, двигун Н.Отто значно перевершував парові машини, протягом багатьох років такі двигуни успішно використовувались і з'явилися прообразом сучасних бензинових і газових двигунів. Двигун для транспортних засобів (дирижаблів) вперше в практиці світового двигунобудування був запропонований російським інженером І.С.Костовичем. Двигун Костовича для того часу мав високі показники і відрізнявся прогресивною конструкцією. У двигуні було використано електричне запалювання. У той же час німецькі інженери Г.Даймлер і К.Бенц створили перші автотранспортні засоби з такими двигунами. У подальшому ці засоби одержали назву автомобілів.

У 90-х роках минулого сторіччя почався розвиток двигунів із запаленням від стиску – дизелів. Свою назву вони отримали на честь автора конструкції. Німецький інженер Рудольф Дизель запропонував робочий цикл, а в 1897 р. побудував перший зразок працездатного стаціонарного компресорного двигуна. Однак внаслідок деяких недосконалостей той двигун не одержав широкого поширення, хоча окремі конструкції ДВЗ такого типу використовуються у судових силових установках навіть у наш час.

Надалі значних успіхів у виробництві дизелів домоглися російські інженери. Додавши ряд оригінальних змін у конструкцію двигуна Г.В.Трінклером (1901 р.) був сконструйований перший у світі безкомпресорний дизель (паливо впорскувалося без допомоги стисненого повітря) із запаленням від стиску, у 1910 р. – безкомпресорний дизель для трактора конструкції Я.В.Маміна. В цілому успіхи в розвитку конструкцій ДВЗ були настільки разючі, що вони швидко завоювали пріоритетні позиції в суднобудуванні (катери, підводні човни і навіть лінкори), автомобільній техніці і авіації, що тоді зароджувалася.

Поряд з розвитком двигунобудування розвивалася і теорія ДВЗ. Професор МВТУ В.І.Гріневецький вперше розробив метод теплового розрахунку двигуна, який був розвитий і доповнений згодом професором Є.К.Мазінгом, членом-кореспондентом АН СРСР Н.Р.Брілінгом, академіками Б.С.Стєчкіним, В.Я.Климовим і іншими вченими. Цей метод широко використовується як у нас в країні, так і за кордоном. Паралельно удосконалювалися методи розрахунків на міцність, проводилися численні експериментальні дослідження.

На початку 30-х років вступили в лад великі тракторні й автомобільні заводи, у тому числі в Україні. Автотракторні двигуни, що випускаються ними, використовуються не тільки на автомобільному транспорті, але й в інших галузях техніки і господарства.

У першій половині ХХ сторіччя ДВЗ стають основним типом двигунів на усіх видах транспорту. До початку і протягом Другої світової війни у Великобританії, Німеччині, США, Італії, СРСР були створені досить якісні нові типи дизелів і комбінованих двигунів, що з успіхом використовувались у військовій техніці. В даний час тенденції в розвитку конструкцій ДВЗ спрямовані на підвищення їхньої економічності, збільшення терміну служби, зниження токсичності, рівня шуму, розширення меж регулювання і поліпшення ряду інших параметрів.

1.2.4. Області застосування двз

Поршневі і комбіновані двигуни в залежності від їхнього призначення виготовляються з потужністю від кількох сотень ватт до 80000 кВт. Основні області їхнього застосування:

1. Автомобільний транспорт, трактори, сільгоспмашини та ін.

2. Залізничний транспорт, у т.ч. енергопоїзда.

3. Морський і річковий флот, катери.

4. Легкомоторна авіація.

5. Будівельна, дорожня техніка (екскаватори, бульдозери, скрепери, грейдери, підйомні крани, компресори, пересувні електростанції й ін.).

6. Стаціонарна електроенергетика – у якості приводу резервних генераторів.

7. Привод компресорів, насосів на трубопроводах, у бурильних установках.

8. Моделі і модельні установки, в тому числі спортивного призначення.

9. Військова і спеціальна техніка для використання у надзвичайних ситуаціях.

1.2.5. Класифікація поршневих двз

Ознаки класифікації ДВЗ можуть бути різними і визначаються як призначенням, особливостями практичного застосування, так і принципами побудови, елементами конструкції та ін. Тому при деякій умовності все-таки слід зазначити наступні загальноприйняті принципи та ознаки класифікації двигунів.

1. За призначенням: стаціонарні, переносні, транспортні (автомобільні, тракторні, суднові, авіаційні та ін.).

2. За родом палива: двигуни легкого палива, важкого, газоподібного, багатопаливні. До двигунів легкого палива відносяться бензинові ДВЗ (1.12) та ДВЗ, що працюють на етанолі або суміші етанолу та бензину, до двигунів важкого палива – дизельні ДВЗ (1.13), до двигунів газоподібного палива – газові ДВЗ (1.14). Багатопаливні ДВЗ (1.15) можуть працювати на декількох типах палива (багатопаливні дизелі, газодизелі, газобензинові двигуни).

3. За способом здійснення зарядки циліндрів: чотиритактні (1.16) і двотактні (1.17) двигуни.

4. За способом сумішоутворення: двигуни з зовнішнім сумішоутворенням (1.18), внутрішнім сумішоутворенням (1.19) та змішаним сумішоутворенням (1.20).

5. За способом запалювання суміші: двигуни з примусовим (іскровим) запалюванням (1.21) і двигуни з самозапалюванням від стиску (1.22) та з запалюванням від окремого джерела теплоти (1.23) (запальної дози рідкого палива, нагрітої деталі).

9. За тиском наповнення горючою сумішшю: з наддувом (1.24) та без наддуву (1.25).

7. За способом охолодження: двигуни з рідинним і повітряним охолодженням.

8. За конструктивним розташуванням циліндрів і схемою: рядні і зіркоподібні, вертикальні і горизонтальні схеми. Крім того, рядні двигуни підрозділяють на V-, W-, H-, Y-, X-подібні та ін.

2.

До замкнутих теоретичних (ідеальних) циклів ДВЗ належать:

цикл Отто - з ізохорним підведенням теплоти;

цикл Дизеля - з ізобарним підведенням теплоти;

цикл Трінклера - цикл із змішаним (ізохорним та ізобарним) підведенням теплоти.

У літературі поряд з прізвищем Трінклера досить часто фігурує прізвище Сабате, який запатентував цей цикл значно раніше, хоча двигунів, що діють за таким циклом, не створював.

На рис.2.1 представлені ідеальні цикли (2.1) Отто, Дизеля і Трінклера, що детально розглядаються у курсі «Теоретичні основи теплотехніки».

2.1. Ідеальний цикл (адреса файла Блок 4) Ідеальний цикл – термодинамічний цикл теплової машини чи двигуна, у якому усі процеси є оборотними.

Рисунок 2.1. Ідеальні цикли ДВЗ

Там доведено, що термічний ККД (2.2) для цих циклів визначається за виразами:

- для циклу Отто; (2.1)

- для циклу Дизеля; (2.2)

.- для циклу Трінклера.