Vidaus degimo variklių kūrimo istorija
Vidaus degimo varikliai atsirado olandų fiziko Huygenso tyrinėjant parako sprogdinimą galiai gauti, tačiau buvo nesėkmingi, nes buvo sunku suvaldyti parako degimą. 1794 m. anglas Streitas pasiūlė energiją gauti deginant kurą ir pirmą kartą pasiūlė kuro maišymo su oru koncepciją. 1833 m. britas Wrightas pasiūlė konstrukciją, kuri tiesiogiai naudoja degimo slėgį stūmokliui stumti.
{0}}amžiaus viduryje mokslininkai ištobulino šiluminės konversijos mechaninės galios, gaunamos deginant anglies dujas, benziną ir dyzeliną, teoriją. Tai padėjo pagrindą vidaus degimo variklio išradimui. Nuo pat atsiradimo 1860-aisiais stūmokliniai vidaus degimo varikliai buvo nuolat tobulinami ir tobulinami bei tapo gana išbaigta mašina. Jis buvo plačiai naudojamas dėl didelio šiluminio efektyvumo, plataus galios ir greičio diapazono, patogaus derinimo ir gero manevringumo. Visų tipų automobiliai, traktoriai, žemės ūkio technika, inžinerinė technika, nedidelės mobilios elektrinės, cisternos visame pasaulyje varomi vidaus degimo varikliais. Jūrų prekybiniai laivai, vidaus vandenų laivai ir įprasti laivai, taip pat kai kurie maži orlaiviai taip pat varomi vidaus degimo varikliais.
1860 m. prancūzas Lenois imitavo garo mašinos struktūrą ir suprojektavo bei pagamino pirmąjį praktišką dujinį variklį. Tai nesuspaustas, elektra uždegamas vidaus degimo variklis, kuriame naudojamos šviečiančios dujos. Lenois pirmą kartą panaudojo elastinius stūmoklių žiedus vidaus degimo varikliuose. Šios dujinės mašinos šiluminis naudingumo koeficientas yra apie 4%. Barnettas iš JK pasisakė už degiųjų mišinių suspaudimą prieš uždegimą, o vėliau parašė straipsnius, kuriuose aptarė svarbų degiųjų mišinių suspaudimo vaidmenį, nurodydamas, kad suspaudimas gali labai pagerinti Lenois vidaus degimo variklio efektyvumą.
1862 m. prancūzų mokslininkas Rosa pasiūlė reikalavimą pagerinti vidaus degimo variklių efektyvumą, atlikęs teorinę termodinaminio proceso analizę, kuri buvo ankstyviausias keturių taktų darbo ciklas.
1876 m. vokiečių išradėjas Otto pritaikė Rosa principą, kad sukurtų pirmąjį vieno cilindro, horizontalų, 3,2 kW (4,4 arklio galių) keturių taktų vidaus degimo variklį. Jis vis dar naudoja dujas kaip kurą, naudoja liepsnos uždegimą, jo greitis yra 156,7 aps./min, suspaudimo laipsnis 2,66, šiluminis naudingumo koeficientas 14%, veikia sklandžiai. Tuo metu jis buvo didžiausias tiek pagal galią, tiek pagal šiluminį efektyvumą. Otto vidaus degimo variklis buvo reklamuojamas, o jo veikimas taip pat gerėja.
sukūrė pirmąjį dvitaktį dujinį variklį ir eksponavo jį Paryžiaus parodoje. Tobulėjant naftai, žmonių dėmesį patraukė benzinas ir dyzelinas, kuriuos lengviau transportuoti nei dujas. Pirmiausia reikia išbandyti benziną, kuris yra lengvai lakus.
1883 m. Daimler Vokietijoje sėkmingai sukūrė pirmąjį vertikalų benzininį variklį, kuris pasižymėjo lengvu svoriu ir dideliu greičiu. Tuo metu kitų vidaus degimo variklių sūkiai neviršijo 200 apsisukimų per minutę, tačiau šoktelėjo iki 800 apsisukimų per minutę, ypač tinkančių transporto technikos reikalavimams.
1892 m. vokiečių inžinierius Dyzelis buvo įkvėptas dulkių sprogimo miltų malūne ir įsivaizdavo, kad į cilindrą įsiurbtas oras labai suspaudžiamas, todėl jo temperatūra viršija degalų savaiminio užsidegimo temperatūrą. Tada į cilindrą buvo pučiamas aukšto slėgio oras, kad jis užsidegtų ir sudegtų. Jo novatoriškas slėginio uždegimo vidaus degimo variklis (dyzelinis variklis) buvo sėkmingai sukurtas 1897 m., atverdamas naujas vidaus degimo variklių kūrimo galimybes. Dyzelinas pradėjo siekti pasiekti Carnot ciklą vidaus degimo varikliuose, kad pasiektų didžiausią šiluminį efektyvumą, tačiau iš tikrųjų jis pasiekė apytikslį izobarinį degimą, kurio šiluminis efektyvumas buvo 26%. Kompresinio uždegimo vidaus degimo variklio atsiradimas sukėlė didelį susidomėjimą pasaulinėje mašinų pramonėje, o slėginio uždegimo vidaus degimo variklis jo išradėjo vardu dar vadinamas dyzeliniu varikliu. Šio tipo vidaus degimo varikliai ateityje dažniausiai naudos dyzeliną kaip kurą, todėl jis dar žinomas kaip dyzelinis variklis.
1898 m. dyzeliniai varikliai pirmą kartą pradėti naudoti stacionariuose generatoriuose.
Jis buvo naudojamas kaip maitinimo šaltinis komerciniams laivams 1903 m., o laivuose sumontuotas 1904 m.
Pirmasis dyzeliniu varikliu varomas lokomotyvas buvo pastatytas 1913 m.
Apie 1920 m. jis pradėtas naudoti automobiliuose ir žemės ūkio technikoje.
1957 m. Vokietijos federalinis inžinierius Wankel sukūrė rotacinį stūmoklinį variklį, žinomą kaip Wankel variklis. Jis turi besisukantį stūmoklį su apytiksliu trikampiu, kuris atlieka sukimosi judesius tam tikrame cilindro paviršiuje ir veikia Otto ciklu.
Keturios pagrindinės vidaus degimo variklių tyrimų institucijos visame pasaulyje
1. AVL List GmbH
Austrijos AVL įmonė buvo įkurta 1948 m. Šiuo metu įmonė yra aukštųjų technologijų įmonė, turinti didelį matomumą ir gerą reputaciją pasaulinėje automobilių ir variklių pramonėje. Tai didžiausia pasaulyje privati įmonė, užsiimanti vidaus degimo variklių projektavimu ir plėtra, jėgos agregatų tyrimais ir analize, taip pat testavimo sistemų ir įrangos kūrimu bei gamyba.
2. FEV Engine Technology GmbH, Vokietija
FEV Vokietijoje yra viena iš keturių autoritetingų vidaus degimo variklių tyrimų ir plėtros institucijų pasaulyje. Daugiausia užsiima variklių technologijų, su varikliais susijusios gamybos ir bandymo įrangos tyrimais ir plėtra.
3. Ricardo, JK.
„Ricardo Company“ 1915 m. įkūrė jos įkūrėjas seras Harry Ricardo ir turi 106 metų istoriją. 1915 m. Harry Ricciardo įkūrė įmonę „Engine Patents Ltd“, kuri dabar yra Ricciardo pirmtakė. Vienas iš pagrindinių jo tyrimų projektų yra susijęs su variklio uždegimo pasukimo kampu. Jis sukonstravo unikalų kintamo suspaudimo testavimo variklį – E35 tyrimo variklį, kuriuo matuojamas didžiausias turimas suspaudimo laipsnis (nurodantis detonacijos slenkstį), siekiant tiksliai išanalizuoti kuro degimo charakteristikas. Šio variklio gimimas ir vėlesni tyrimai sukūrė degalų oktaninio skaičiaus vertinimo sistemą, kurią matome šiandien.
4. Pietvakariai Tyrimai Institutas®, SwRI
Southwest Research Institute ®, SwRI (Southwest Research Institute) buvo įkurta 1947 m. kaip nepriklausoma, pelno nesiekianti taikomųjų tyrimų ir plėtros organizacija, besispecializuojanti technologijų kūrimo ir perdavimo srityje. Tai viena didžiausių tokio pobūdžio įmonių Jungtinėse Valstijose, pagal sutartis atliekanti tyrimus vyriausybės ir pasaulio pramonės klientams. Instituto mokslinių tyrimų ir plėtros verslas apima aplinkos mokslą, variklių projektavimą ir eksperimentavimą, kurą, medžiagas, tepalus, emisijas, skysčių inžineriją, biotechnologijas, kosmoso mokslą, branduolinių atliekų tvarkymą ir kt. Jo jurisdikcijai priklauso 11 filialų.