Газовый двигатель Этьена Ленуара (1860 г.): принцип действия и основы устройства; достоинства и недостатки

Но, не смотря на все присущие этому двигателю недостатки, на тот момент это был единственный практически работающий двигатель  внутреннего сгорания, использующий в виде топлива светильный газ. После того как в 1864 году двигатель Ленуара получил приз на всемирной выставке в Париже, популярность его быстро увеличилась. Только за 1864 было построено не менее 300 двигателей Ленуара .

Двигатель Ленуара позволил заменить паровую машину там, где её применение было затруднительно.

Большинство выпускаемых двигателей имели мощность 3 л.с., но в производстве был ряд двигателей, мощностью от 0,5 до 6 лошадиных сил. Первоначально спрос на двигатели был достаточно высоким, только во Франции было выпущено от 300 до 400 двигателей, около 100 двигателей было выпущено в Англии, также двигатели выпускались и в Америке, но точное количество выпушенных в Америке двигателей не известно.

К сожалению, двигатель Ленуара не оправдал возложенных на него ожиданий, да и рекламных заявлений, рассыпаемых Ленуаром, и его популярность исчезла так же быстро, как и появилась. Ленуар не смог обеспечить модернизацию и усовершенствование работающего двигателя

К концу 1860-х годов производство атмосферных двигателей конструкции Ленуара было прекращено. Более того, никто больше не рисковал применять на двигателе внутреннего сгорания ненадёжную систему электрического зажигания, повсеместно стало стандартом применение зажигания при помощи открытого пламени, вплоть до 1888 года, когда появились зажигание при помощи накалённой головки или калильной трубки.

В 1867 году на рынке появляются значительно более экономичные и удобные в эксплуатации двигатели внутреннего сгорания, и спрос на двигатели Ленуара сразу упал.

В общей сложности, на рынок было выпущено более пяти тысяч двигателей Ленуара, нашедших применение в мелких мастерских.

В 1863 году Ленуар модернизировал свой двигатель. Модернизированный двигатель  работал не на газовом топливе, а на керосине, для работы на керосине на двигатель был установлен примитивный карбюратор. Этот двигатель Ленуар установил на простейшую повозку, на которой проехал более 50 километров.

Но после появления в продаже четырёхтактного двигателя внутреннего сгорания конструкции Николауса Отто (принцип действия которого широко используется и сегодня), двигатель Ленуара быстро теряет свои позиции на рынке, и, в конце концов, вытесняется двигателем Отто.

Двигатель Ленуара значительно уступал конкуренту по термическому КПД, кроме того, по сравнению с другими поршневыми двигателями внутреннего сгорания у него была крайне низкая мощность, снимаемая с единицы рабочего объёма цилиндра. Двигатель с 18-литровым цилиндром развивал мощность всего в 2 лошадиных силы. Эти недостатки были следствием того, что в двигателе Ленуара отсутствует сжатие топливной смеси перед зажиганием. Равномощный ему двигатель Отто (в цикле которого был предусмотрен специальный такт сжатия) весил в несколько раз меньше, и был гораздо более компактным.

Даже очевидные преимущества двигателя Ленуара — относительно малый шум (следствие выхлопа практически при атмосферном давлении), и низкий уровень вибраций (следствие более равномерного распределения рабочих ходов по циклу), не помогли ему выдержать конкуренцию.

В технической термодинамике рабочий процесс двигателя Ленуара описывается циклом Ленуара.

 

Цикл Ленуара

Цикл Ленуара — термодинамический цикл, описывающий рабочие процессы ряда двигателей внутреннего сгорания, имеющих разную конструкцию и область применения, в том числе:

• исторически первый работающий двигатель внутреннего сгорания (см.Двигатель Ленуара), запатентованый в 1859 г. бельгийским изобретателем Жаном Жозефом Этьеном Ленуаром, в честь которого цикл получил своё название;
• тепловые ракетные двигатели;
• бесклапанные пульсирующие воздушно-реактивные двигатели;
• газотурбинные двигатели внутреннего сгорания, работающие без доступа атмосферного воздуха, на ракетном топливе, (однокомпонентном, например, перекиси водорода, или двухкомпонентном, содержащем горючее и окислитель), например, турбины двигателей торпед, турбонасосных агрегатов ЖРД, и др.

Идеальный цикл Ленуара состоит из трёх термодинамических процессов:

p-V диаграмма цикла Ленуара

• 1—2 изохорный нагрев рабочего тела;
• 2—3 изоэнтропийное расширение;
• 3—1 изобарное охлаждение.

Термический коэффициент полезного действия идеального цикла Ленуара можно определить любым из следующих эквивалентных выражений:

• (1) , где — степень расширения, а — показатель адиабаты для рабочего тела. Этой формулой удобно пользоваться для определения КПД поршневого двигателя Ленуара, поскольку параметр легко может быть определён из рассмотрения геометрии и кинематики узла цилиндр-поршень двигателя.
• (2) , здесь — степень повышения давления. Эта формула чаще всего используется для расчётов КПД реактивных и газотурбинных двигателей, работающих по циклу Ленуара.

 

Заключение

Строение двигателей постоянно усложнялось, свидетельствуя о совершенствовании и ”укреплении” человека в науке. Но принцип работы двигателей даже сейчас в эпоху, машин и компьютеров, остается прежним, говоря об определенном “совершенстве в строении разных изобретений”. Двигателя стали основой жизни человека.

Если сравнивать разные виды двигателей в мировом прогрессе, то их роль открывается в каких-то определенных отраслях науки и техники. Например паровые машины полностью перевернули промышленность того времени. Из-за их сферы применения: в шахтах, рудниках (для откачки воды), и на фабриках (для приведения в работу  различных видов станков). Других устройств для этих целей в XIII веке не было.

Но и такие устройства как паровые машины не давали полным образом человеку подвижности и коммуникабельности. Для этих целей и был изобретен двигатель внутреннего сгорания, универсальный и работающий именно на жидком топливе. Область применения ДВС не заканчивается только на средствах передвижения, - это разнообразные дизельные электрогенераторы, бензопилы, авиамодели и д.р. Первые ДВС не пользовались большим успехом до конца XIX  века. Это было связано с тем что люди в тот промежуток времени были очень верующими, и боялись «шумящих монстров» передвигающимися по улицам городов. По этой цели компании Мерседес и Даймлер проводили испытания своих машин только в ночное время. Но ДВС набрали своего доверия и развиваются и применяются до сегодняшнего дня.

Мир меняется, меняется ритм жизни, но только двигателя без сбоев продолжают движения мира. В каждой машине, станке, устройстве есть гудящее “железное сердце”, подаренное миру великими учеными. Они постоянно совершенствуется, меняется, модернизируется.

Это говорит о простоте, но в тоже время о совершенстве изобретенных двигателей.

Двигатели когда-то были “впереди планеты всей”, а сейчас довольствуется ролью массовки. Но без этой массовки невозможно было изобретения машин и станков, развития всего человечества.

Наука шагает по миру размашисто и неспешно, а в груди её  бьётся мотор – в прямом смысле этого слова.

 

Список литературы

1. «Я познаю мир». А.Леонович. Москва. ООО «Издательство Астрель». 2002г. 509стр.
2. «История техники». Ю.К.Миланов. Москва. «Соцэкгиз» 1962г. 772стр.
3. «Энциклопедия для детей». Том 14. Техника. М.Д.Аксенова. Москва. «Аванта+». 2001г. 688стр.
4. «Энциклопедия для детей». Том 11. Физика. Часть 2. В.А.Володин. Москва. «Аванта+» 2001г. 432стр.
5. «Быстроходные поршневые двигателя».А.М.Гугин. Ленинград. «Машиностроение». 1967г. 259стр.
6. Великанов Д.П. и др. Развитие автомобильных транспортных средств. М. Транспорт, 1984.
7. Долматовский Ю.А. Автомобиль за 100 лет. М. Знание. 1986.
8. Дубровский В.И. Автомобили и мотоциклы России (1896-1917 гг.). , 1994.
9. Мацкерле Ю. Автомобиль сегодня и завтра. М. Машиностроение, 1980.
10. Моравский А.В. История автомобиля. М. «ИнтерД», 1996.
11. Шляхтинский К.В. Автомобиль в России (история автомобиля). М. Хоббикнига, 1993.
12. Бекман В.В. Гоночные автомобили. Л. Машиностроение, 1980.
13. Долматовский Ю.А. Беседы об автомобиле. М. Молодая гвардия. 1976.
14. Мордашов Ю.Ф. Выживет ли отечественный автомобиль. Н. Новгород. 2004.