Первые двигатели внутреннего сгорания в 70-80-х годах XIX века
Первые попытки построить двигатель внутреннего сгорания принадлежат Гюйгенсу и Папену. Первым, кто начал опыты с двигателем внутреннего сгорания, был голландский физик XVII в. Христиан Гюйгенс. Среди его многочисленных открытий и изобретений также и неосуществленный проект двигателя, работающего на дымном порохе.
В 1688 г. Дени Папен использовал идеи Гюйгенса и сконструировал устройство в виде цилиндра, в котором свободно перемещался поршень (рис. 4.1). Поршень был связан перекинутым через блок тросом с грузом, который также поднимался и опускался вслед за поршнем. В нижнюю часть цилиндра насыпали порох и затем поджигали. Образовавшиеся газы, расширяясь, толкали поршень вверх. После этого с наружной стороны цилиндр обливали водой, газы в цилиндре охлаждались, и их давление на поршень уменьшалось. Поршень под действием собственного веса и атмосферного давления опускался, поднимая при этом груз. К сожалению, для практических целей подобный двигатель не годился: слишком уж сложен был технологический цикл его работы, да и в использовании он был довольно опасен.
Первым изобретателем двигателя внутреннего сгорания, в нашем понимании этой машины, следует считать Филиппа Лебона.
Фили́пп Лебо́н (1767-1804) — французский инженер; изобретатель газового освещения; профессор механики в Школе мостов и дорог в Париже.
В 1790-е годы он начал опыты над получением светильного газа посредством сухой перегонки древесины и в 1799 году получил на этот способ патент.
В 1801 году Лебон взял патент на конструкцию газового двигателя. Принцип действия этой машины основывался на известном свойстве открытого им газа: его смесь с воздухом взрывалась при воспламенении с выделением большого количества теплоты. В двигателе Лебона были предусмотрены два компрессора и камера смешивания. Один компрессор должен был накачивать в камеру сжатый воздух, а другой — сжатый светильный газ из газогенератора. Газо-воздушная смесь поступала потом в рабочий цилиндр, где воспламенялась.
Двигатель был двойного действия, то есть попеременно действовавшие рабочие камеры находились по обе стороны поршня (наследие второй паровой машины Уатта). Лебон вынашивал мысль о серийном производстве своего двигателя внутреннего сгорания, однако в 1804 году он был убит, не успев воплотить в жизнь своё изобретение. Последователем Лебона был Франсуа Исаак де Рива.
Франсуа Исаак де Рива (1752-1828) — французский изобретатель. Франсуа родился в Париже в семье выходцев из швейцарского кантона Вале (кантон на юго-западе Швейцарии, двуязычный 62,8 % населения говорят по-французски, 28,4 % понемецки). В 1763 году семья переехала в Мутье — коммуна во Франции, департамент Савойя, регион Рона-Альпы. Известно, что он хорошо знал латынь, математику, геометрию и механику. Он также работал землемером и нотариусом. Рива служил в швейцарской армии и дослужился до звания майора. В 1807 году он подал заявку на патент двигателя внутреннего сгорания под названием «использование взрыва светильного газа или иных взр
Топливом для двигателя он выбрал водород. Идею электрического воспламенения топлива де Рива позаимствовал у Алессандро Вольта.
Чуть позже, Франсуа Исаак де Рива построил самодвижущийся экипаж, приводимый в движение его двигателем, который, по мнению историков, стал первым автомобилем с двигателем внутреннего сгорания (рис. 4.2 б). Макет этого экипажа экспонируется в Парижском «Музее искусств и ремёсел» (рис. 4.3). Обращаем Ваше внимание на конструкцию двигателя экипажа Франсуа Исаак де Рива (патент 1897 г.) и его сходство с атмосферным двигателем Отта.
В 1825 году английский инженер и изобретатель Сэмюэль Браун создал двигатель, работающий на газе. Он приспособил старый паровой двигатель Ньюкомена (рис. 4.4). В двигателе Ньюкомена пар низкого давления впускается в вертикальный рабочий цилиндр, открытый сверху, и поднимает поршень, совершая рабочий ход. Впускной клапан закрывается, и пар охлаждается водой, непосредственно распыляемой в цилиндре. Конденсат сбегает в сборник конденсата. При конденсации пара давление в цилиндре падает, и под влиянием атмосферного давления поршень двигается вниз.
Смазка и уплотнение поршня осуществлялись небольшим количеством воды, налитой на него сверху. Браун убрал топку с котлом, заменив их камерой, в которой сгорало газообразное топливо, и продукты сгорания, поступая в цилиндр, поднимали поршень. Затем впускной клапан закрывался, и продукты сгорания охлаждались водой, непосредственно распыляемой в цилиндре.
Под действием атмосферного давления воздуха поршень двигался вниз. Двигатель использовался для перекачки воды и для приведения в движение речных судов.
Браун создал компанию по производству двигателей для лодок и барж, некоторые из которых достигали скорости 14 км/час. Тем не менее, предприятие оказалось нерентабельным из-за перебоев с поставками топлива и высокой его стоимостью.
Нами представлены не все изобретатели первых двигателей внутреннего сгорания (ДВС), с непривычными для современного понимания конструктивными решениями. Это они сделали первые шаги в деле утверждения ДВС как самого распространенного источника движущей силы различных машин и механизмов в мире. Среди многочисленных последователей изобретателей поршневых двигателей, получивших положительное использование, следует выделить: Ленуара, Брайтона, Отто и Даймлера.