Двигатель Ленуара — первый серийный ДВС в истории
Двигатель Ленуара — исторически первый «серийно выпускавшийся» двигатель внутреннего сгорания, запатентованный 24 января 1860 г. бельгийским изобретателем Жаном Жозефом Этьеном Ленуаром.
В 1862 г. он построил в Париже первую безлошадную повозку с запатентованным ранее двигателем.
В годы Франко-Прусской войны 1870 г. он участвовал в обороне Парижа. За проявленный героизм получил французское гражданство.
На конструкцию одноцилиндрового двухтактного газового двигателя Ленуара заметное влияние оказали технические решения, использованные в паровой машине Уатта: поршень двойного действия (рабочими ходами являются и прямой, и обратный), золотниковый механизм, управляющий подачей рабочего тела в цилиндр и удалением отработанных продуктов сгорания. Только рабочим телом является не пар, а продукты сгорания смеси воздуха и светильного газа, вырабатываемого газогенератором.
Рабочий процесс двигателя Ленуара можно рассмотреть, используя рисунок 4.5. Начнем с движения поршня из одного из крайних положений.
При этом через золотник в рабочую (расширяющуюся) полость цилиндра поступает воздух и светильный газ, а из другой полости поршнем вытесняются продукты сгорания, образовавшиеся в предшествующем такте. На этой стадии работы двигателя движение механизма происходит за счёт инерции маховика.
Когда объём рабочей полости достигнет некоторой величины, определяемой кинематикой механизма, золотник перекрывает подачу топливной смеси. На свечу зажигания подаётся высоковольтный электрический разряд. Топливная смесь воспламеняется и сгорает прежде, чем поршень успевает значительно продвинуться, то есть практически при постоянном объёме. При этом давление и температура газа в рабочей полости многократно увеличиваются, он расширяется и совершает работу, двигая поршень до положения, противоположного начальному положению, при этом золотник перемещается в позицию выпуска отработанного газа.
После прохождения мёртвой точки (за счёт инерции маховика) процесс повторяется при обратном ходе поршня. Общий вид серийного двигателя Ленуара (без маховика) представлен на рисунке 4.6.
Газовый двигатель был менее громоздким и не тяжёлым в сравнении с паровой машиной, проще в управлении, при запуске не требовал длительной подготовки (разогрева котла), а в стационарном режиме работал полностью автоматически, тогда как для работы паровой машины требовалось постоянное участие кочегара. По этим причинам газовый двигатель сразу привлёк к себе внимание потребителей.
Этих двигателей было выпущено свыше 300 единиц (по некоторым источникам — до 500) несколькими французскими фирмами, на которых Ленуар размещал заказы на изготовление. Они использовались как стационарные, судовые, а также для привода локомотивов и дорожных экипажей.
Однако, следует отметить, что двигатель Ленуара имел низкий термический к.п.д. и мощность, снимаемую с единицы рабочего объёма цилиндра. Двигатель с 18-литровым цилиндром развивал мощность всего в 2 лошадиные силы. Он расходовал до 3 куб.м газа в час на 1 л. с., что составляло стоимость, в шесть раз превышающую стоимость топлива парового двигателя.
На международной выставке в Гавре демонстрировалась шлюпка с двигателем Ленуара. В ноябре 1887 г. в «Морском сборнике» появилось описание машины, установленной на шлюпке — «Машина состоит из двух горизонтальных цилиндров, оси которых параллельны и находятся в диаметральной плоскости. Шатуны вращают вертикальный мотылевый вал с маховиком на нижнем конце. Мотылевый вал посредством системы зубчатых колес вращает гребной вал». При 200 об/мин машина развивала мощность в 3 л. с.