Peu importe les efforts des ingénieurs des XVIIIe et XIXe siècles. accroître l'efficacité, il reste encore trop faible. évacuer la vapeur dans environnement, en principe, ne pouvait pas avoir un rendement supérieur à 8 à 10 % (par exemple, pour la machine à vapeur de Watt, il n'était que de 3 à 4 %). Et bien que des centrales à vapeur plus puissantes aient été créées par la suite, utilisées avec succès dans l'industrie, les transports ferroviaires et fluviaux, elles n'ont pas pu être utilisées.

Détenteurs de records de nos jours

Le moteur moderne le plus puissant combustion interne considéré Wartsila-Sulzer RTA96-C. Il mesure 27 m sur 17 et développe une puissance d'environ 109 000 ch. Avec. Cette unité fonctionne au fioul et est utilisée dans la construction navale. Le moteur installé sur la supercar américaine Vector WX-8 prétend être le plus puissant. Sa puissance est de 1200 ch. Avec. (même si dans la presse il y a un chiffre de 1850 ch).

La faible puissance des machines à vapeur s'explique par la nature progressive du processus : l'eau chauffée lors de la combustion du carburant est transformée en vapeur, dont l'énergie est convertie en travail mécanique. Par conséquent, les moteurs à vapeur sont classés comme moteurs à combustion externe. Que se passe-t-il si vous utilisez directement l’énergie interne du carburant ?

Le premier à commencer des expériences avec un moteur à combustion interne fut un physicien néerlandais du XVIIe siècle. . Parmi ses nombreuses découvertes et inventions, le projet jamais réalisé d'un moteur fonctionnant à la poudre noire a été complètement perdu. En 1688, le Français utilisa les idées de Huygens et conçut un dispositif en forme de cylindre dans lequel un piston se déplaçait librement. Le piston était relié par un câble jeté sur un bloc avec une charge, qui montait et descendait également après le piston. De la poudre à canon a été versée au fond du cylindre puis incendiée. Les gaz résultants, en expansion, poussèrent le piston vers le haut. Après cela, le cylindre et le piston ont été aspergés d'eau de l'extérieur, les gaz dans le cylindre ont été refroidis et leur pression sur le piston a diminué. Le piston est sous son propre poids et pression atmosphérique est tombé, soulevant la charge. Malheureusement, un tel moteur n'était pas adapté à des fins pratiques : le cycle technologique de son fonctionnement était trop compliqué et son utilisation était assez dangereuse.

En conséquence, Papin a abandonné son idée et s'est lancé dans les moteurs à vapeur, et la prochaine tentative plus ou moins réussie de construire un moteur à combustion interne a été réalisée 18 ans plus tard par le Français José Nicéphore Niepce, devenu célèbre en tant qu'inventeur de la photographie. Avec son frère Claude Niepce, il a inventé un moteur de bateau utilisant de la poussière de charbon comme carburant. Appelé par les inventeurs « pyraeolophorus » (traduit du grec par « porté par le vent ardent »), le moteur a été breveté, mais il n'a pas été possible de le mettre en production.

Un an plus tard, l'inventeur suisse François Isaac de Rivaz a obtenu un brevet en France pour un chariot entraîné par un moteur à combustion interne. Le moteur était un cylindre dans lequel l’hydrogène produit par électrolyse était enflammé. Lorsque le gaz explosait et se dilatait, le piston se déplaçait vers le haut et, lorsqu'il descendait, il activait une poulie à courroie. La guerre a empêché de Rivaz de terminer les travaux sur l'invention, qui a ensuite donné naissance à toute une famille de moteurs à hydrogène.

Quelques années plus tôt, l'ingénieur français Philippe Lebon était sur le point de créer une moteur efficace combustion interne, alimentée par du gaz d'éclairage, un mélange de gaz combustibles, principalement du méthane et de l'hydrogène, obtenu à partir du traitement thermique du charbon.

Artiste inconnu. Portrait de Denis Papin. 1689

Voitures américaines des années 30.

En 1799, Le Bon a reçu un brevet pour une méthode de production de gaz éclairant par distillation sèche du bois, et quelques années plus tard, il a développé une conception de moteur comprenant deux compresseurs et une chambre de mélange. Un compresseur était censé pomper de l'air comprimé dans la chambre, l'autre du gaz d'éclairage comprimé provenant d'un générateur de gaz. Le mélange gaz-air est entré dans le cylindre de travail, où il s'est enflammé. Le moteur était à double effet, c'est-à-dire que les chambres de travail fonctionnant alternativement étaient situées des deux côtés du piston. En 1804, l'inventeur décède sans avoir eu le temps de donner vie à son idée.

Au cours des années suivantes, de nombreux inventeurs sont partis de l’idée de Le Bon, certains ont même obtenu des brevets pour leurs moteurs, par exemple les Anglais Brown et Wright, qui utilisaient un mélange d’air et de gaz d’éclairage comme carburant. Ces moteurs étaient assez volumineux et dangereux à utiliser. Les bases de la création d'un moteur léger et compact n'ont été posées qu'en 1841 par l'Italien Luigi Cristoforis, qui a construit un moteur fonctionnant selon le principe de l'allumage par compression. Ce moteur avait une pompe qui fournissait du kérosène liquide inflammable comme carburant. Ses compatriotes Barzanti et Mattocci développèrent cette idée et introduisirent en 1854 le premier véritable moteur à combustion interne. Il fonctionnait avec un mélange d'air et de gaz d'éclairage et possédait eau froide. Depuis 1858, la société suisse Escher-Wyss a commencé à le produire en petites séries.

Parallèlement, l'ingénieur belge Jean Etienne Lenoir, partant des développements de Le Bon, après plusieurs tentatives infructueuses créé mon propre modèle de moteur. Une innovation très importante a été l'idée d'enflammer le mélange air-carburant à l'aide d'une étincelle électrique. Lenoir a également proposé un système de refroidissement par eau et un système de lubrification pour meilleur coup piston Le rendement de ce moteur était inférieur à 5 %, il était peu économe en carburant et devenait trop chaud, mais c'était le premier moteur commercial projet réussi moteur à combustion interne pour les besoins industriels. En 1863, ils essayèrent de l'installer sur une voiture, mais la puissance était de 1,5 litre. Avec. ne suffisait pas pour se déplacer. Ayant reçu une somme d'argent importante grâce à la sortie de son moteur, Le Noir a cessé de travailler à son amélioration et il a rapidement été évincé du marché par des modèles plus performants.

Moteur à combustion interne de J. E. Lenoir.

En 1862, l'inventeur français Alphonse Beau de Rochas a breveté un dispositif fondamentalement nouveau, le premier moteur à combustion interne au monde, dans lequel le processus de travail dans chaque cylindre s'effectuait en deux tours de vilebrequin, c'est-à-dire en quatre coups de piston. Cependant, la production commerciale du moteur à quatre temps n’a jamais abouti. Lors de l'Exposition universelle de Paris en 1867, des représentants de l'usine de moteurs à gaz Deutz, fondée par l'ingénieur Nicolas Otto et l'industriel Eugène Langen, présentent un moteur conçu selon le principe de Barzanti Mattocci. Cette unité créait moins de vibrations, était plus légère et remplaça donc bientôt le moteur Lenoir.

Le cylindre du nouveau moteur était vertical, l'arbre rotatif était placé au-dessus sur le côté. Une crémaillère reliée à l'arbre y était fixée le long de l'axe du piston. L'arbre soulevait le piston, un vide se formait en dessous et un mélange d'air et de gaz était aspiré. Le mélange a ensuite été enflammé avec une flamme nue à travers un tube (Otto et Langen n'étaient pas des spécialistes en électrotechnique et ont rejeté l'allumage électrique). Lors d'une explosion, la pression sous le piston a augmenté, le piston s'est élevé, le volume de gaz a augmenté et la pression a chuté. Le piston, d'abord sous la pression du gaz, puis par inertie, s'est élevé jusqu'à ce qu'un vide soit à nouveau créé en dessous. Ainsi, l'énergie du carburant brûlé était utilisée dans le moteur avec une efficacité maximale ; le rendement de ce moteur atteignait 15 %, c'est-à-dire dépassait le rendement des meilleures machines à vapeur de l'époque.

Cycle de fonctionnement d'un moteur à combustion interne à quatre temps.

A. Entrée du mélange de travail. Le piston (4) descend ; Le mélange combustible pénètre dans le cylindre par la soupape d'admission (1). B. Compression. Le piston (4) monte ; les vannes d'entrée (1) et de sortie (3) sont fermées ; la pression dans le cylindre et la température du mélange de travail augmentent. 6. Course motrice (combustion et détente). En raison de la décharge d'étincelle de la bougie d'allumage (2), une combustion rapide du mélange dans le cylindre se produit ; la pression du gaz pendant la combustion agit sur le piston (4) ; Le mouvement du piston est transmis par l'axe de piston (5) et la bielle (6) au vilebrequin (7), provoquant la rotation de l'arbre. D. Libération de gaz. Le piston (4) se déplace vers le haut ; la vanne de sortie (3) est ouverte ; les gaz d'échappement du cylindre pénètrent dans le tuyau d'échappement et plus loin dans l'atmosphère.

Otto, contrairement à Lenoir, ne s'est pas arrêté là et a constamment développé son succès, continuant à travailler sur son invention. En 1877, il obtint un brevet pour un moteur à quatre temps à allumage commandé. Ce cycle à quatre temps sert actuellement de base au fonctionnement de la plupart des moteurs à essence et à gaz. Un an plus tard, le nouveau produit est mis en production, mais un scandale éclate. Il a été reconnu qu'Otto avait violé les droits d'auteur de Beau de Roches et, après un procès, le monopole d'Otto sur le moteur à quatre temps a été révoqué.

L’utilisation de gaz d’éclairage comme carburant a considérablement réduit le champ d’application des premiers moteurs à combustion interne. Il y avait peu d'usines à gaz, même en Europe, et en Russie, il n'y en avait que deux, à Moscou et à Saint-Pétersbourg. En 1872, l'Américain Brighton, comme Christoforis plus tôt, essaya d'utiliser le kérosène comme carburant, mais passa ensuite à un produit pétrolier plus léger, l'essence.

En 1883 parut Moteur à gaz avec allumage par un tube creux chaud ouvert dans le cylindre, inventé par les ingénieurs allemands Gottlieb Daimler et Wilhelm Maybach, anciens salariés La compagnie d'Otto. Cependant, un moteur à carburant liquide ne pouvait pas rivaliser avec un moteur à gaz jusqu'à ce qu'un dispositif soit créé pour évaporer l'essence et obtenir un mélange combustible avec l'air. Le carburateur à jet, prototype de tous les carburateurs modernes, a été inventé par l'ingénieur hongrois Donat Banki, qui a obtenu en 1893 un brevet pour son appareil. Banks a suggéré qu'au lieu d'évaporer l'essence, elle devrait être finement pulvérisée dans l'air. Cela garantissait une répartition uniforme de l'essence dans tout le cylindre et l'évaporation se produisait sous l'influence de la chaleur de compression déjà présente dans le cylindre.

Initialement, les moteurs à combustion interne n'avaient qu'un seul cylindre, et pour augmenter la puissance du moteur, il fallait augmenter sa cylindrée. Cependant, cela ne pouvait pas continuer indéfiniment et il fallait donc recourir à une augmentation du nombre de cylindres. DANS fin XIX V. Les premiers moteurs à deux cylindres sont apparus, dès le début du 20e siècle les moteurs à quatre cylindres ont commencé à se répandre, et maintenant vous ne surprendrez plus personne avec des moteurs à douze cylindres. L'amélioration des moteurs va principalement dans le sens d'une augmentation de la puissance, mais le concept reste le même.

Moteur bicylindre de G. Daimler, vue en deux projections.

Lorsque Rudolf Diesel a développé son propre moteur il y a plus d'un siècle, il n'aurait pas pu imaginer que les moteurs diesel puissent être aussi sensibles à la qualité du carburant. Après tout, Diesel voyait l'avantage de son moteur précisément dans le fait qu'il pouvait fonctionner avec n'importe quoi, de la poussière de charbon aux tourteaux de maïs transformés. Les turbodiesels modernes à injection ne nécessitent que du carburant diesel hautement raffiné et à faible teneur en soufre. C'est pourquoi jusqu'à récemment, de nombreux constructeurs automobiles étrangers n'osaient pas vendre leurs modèles diesel en Russie.

R. Diesel.

R. Moteur diesel.

Prêtre, ingénieur et inventeur italien qui, avec Felice Matteucci de Florence, a développé la première version du moteur à combustion interne en 1853. Leur demande de brevet fut déposée à Londres le 12 juin 1854 et publiée dans le Morning Journal sous le titre "Spécification d'Eugène Barsanti et Felix Matteucci, Obtention de la force motrice par l'explosion de gaz". , ce que confirment les documents de la Fondazione Barsanti e Matteucci.

Nicolo Barsanti est né le 12 octobre 1821 à Pietrasanta, en Toscane. Il grandit comme un enfant petit, fragile et en mauvaise santé, et son père l'envoya à l'école des frères piaristes, une école progressiste pour l'époque - une école catholique, dont le programme comprenait de nombreuses matières nouvelles, notamment scientifiques, et les enseignants étaient tenus de traiter les élèves avec respect. En 1838, Barsanti devint novice et fut bientôt ordonné prêtre, prenant le nom de son père, Eugenio.

En 1841, Barsanti commence sa carrière d'enseignant au Collège San Michele de Volterra. Ici, lors d'une conférence, enseignant aux étudiants à travers une expérience sur les propriétés explosives d'un mélange d'hydrogène et d'oxygène, Barsanti a soudainement réalisé le potentiel de l'utilisation de l'énergie explosive dans un moteur, appelé plus tard moteur à combustion interne.

En 1845, il enseigne la physique et l'hydraulique à l'observatoire Osservatorio Ximeniano de Florence et y a l'occasion de développer et de tester ses idées. De plus, à Florence, Barsanti a rencontré l'ingénieur hydraulique Felice Matteucci. Matteucci a apprécié l'idée du moteur de Barsanti et les deux ingénieurs ont travaillé ensemble jusqu'à la fin de leur vie.

Le 5 juin 1853, ils présentent leur invention à l'Accademia dei Georgofili de Florence et l'année suivante ils la font breveter à Londres, les lois italiennes de l'époque n'étant pas en mesure de fournir des garanties suffisantes pour protéger le brevet au niveau international. L'enregistrement d'un brevet en Angleterre impliquait sa protection en France, en Belgique, en Prusse et dans le Piémont. La construction des moteurs commença dans les ateliers de Pietro Benini en 1860. La même année, lors de l'Exposition Nationale d'Art et d'Industrie de Florence, le moteur Barsanti-Matteucci, construit dans l'usine mécanique de Pignone, un des quartiers de Florence, a été présenté.

Le principal avantage du moteur Barsanti-Matteucci était l'utilisation de la force inverse du mouvement du piston due au refroidissement des gaz. D'autres moteurs basés sur la force de poussée d'une explosion - l'un d'eux a été développé en France par Etienne Lenoir - étaient beaucoup plus lents. Le moteur Barsanti-Matteucci était beaucoup plus efficace et a reçu une médaille d'argent du Lombard institut scientifique. En 1856, les ingénieurs italiens développèrent un moteur bicylindre de 5 ch et, deux ans plus tard, ils construisirent un moteur à deux pistons.

Barsanti pensait que le nouveau moteur constituait une énorme amélioration par rapport à la machine à vapeur : il était plus sûr, plus compact et plus rapide, mais pas assez rapide pour servir de moteur de voiture. Les créateurs pensaient qu’elle serait principalement utilisée pour fournir de l’énergie mécanique dans les usines et sur les navires. Après quelques recherches, les ingénieurs ont choisi un moteur de 4 ch pour la production en série. L'usine de John Cockerill à Seraing, en Belgique, et bientôt les commandes de moteurs commencèrent à arriver de toute l'Europe.

Hélas, le 19 avril 1864, Barsanti, resté en Belgique pour superviser personnellement le processus, mourut subitement à Serena des suites de la fièvre typhoïde, et Matteucci resta seul pour mener ses affaires. Il a échoué, il n’a pas pu gérer l’entreprise et Matteucci est retourné à son premier métier, l’hydraulique. Lorsque l'ingénieur allemand Nikolaus Otto a breveté son moteur en 1877, Matteucci a tenté en vain de prouver que lui et lui

Dans un premier temps, il convient de faire une réserve sur le fait qu'il est impossible d'attribuer la paternité complète dans ce domaine à quelqu'un en particulier.

Par exemple, déjà dans les manuscrits de Héron d'Alexandrie (150 av. J.-C.), il était suggéré qu'il était possible d'utiliser la puissance de la vapeur pour entraîner des mécanismes et créer un moteur. Plus tard, une pensée similaire submergea Léonard de Vinci. En 1643, Evangelista Torricelli a décrit l’effet puissant de la pression atmosphérique. Mais ils ne restèrent que les auteurs d'idées. Les auteurs (créateurs) de moteurs à combustion interne étaient autres.

En 1680, le Néerlandais Christian Huygens conçut la première machine motrice, basée sur le phénomène de dilatation des gaz dans un cylindre lors de l'explosion de la poudre à canon. En fait, c’était le premier moteur à combustion interne !

Le physicien Denis Papin a étudié le travail d'un piston dans un cylindre. En 1690, à Marbourg, il crée une machine à vapeur qui permet de travail utile en raison de l'échauffement et de la condensation de la vapeur. Ce fut l'une des premières chaudières à vapeur. La conception de la machine à vapeur (cylindre et piston) a été suggérée à Denis Papin par Leibniz. Au fil des siècles, la machine à vapeur a été améliorée par de nombreux ingénieurs, parmi lesquels James Watt, qui a été le premier à utiliser le terme « puissance » pour désigner la puissance.

Les petits ateliers ne pouvaient pas toujours utiliser une machine à vapeur. Le fait est qu'un tel moteur avait un rendement très faible (moins de 10 %). De plus, son utilisation était associée à de grandes dépenses et tracas : pour le mettre en service, il fallait allumer un feu et créer de la vapeur. Même si la voiture n’était utilisée qu’occasionnellement, elle devait néanmoins être constamment entretenue. Ce n'était pas pratique. La petite industrie nécessitait un moteur de petite puissance, occupant peu de place, pouvant être démarré et arrêté à tout moment et sans longue préparation.

Alessandro Volta (1777) : un mélange d'air et de gaz de houille a explosé dans une capsule à l'aide d'une étincelle électrique. En 1807, le Suisse Isaac de Rivatz a obtenu un brevet pour l'utilisation d'un mélange d'air et de gaz de houille comme moyen de générer de l'énergie mécanique.

1801 Philippe Lebon

DANS L'année dernière Ingénieur français du XVIIIe siècle Philippe Lebon(1769-1804) découvre le gaz éclairant. La tradition attribue sa réussite au hasard : Le Bon a vu s'enflammer le gaz s'écoulant d'un récipient avec de la sciure placée sur le feu, et a compris les bénéfices que l'on pouvait tirer de ce phénomène. En 1799, il obtient un brevet pour l'utilisation et la méthode de production de gaz éclairant par distillation sèche du bois ou du charbon. Cette découverte a été d'une grande importance, tout d'abord, pour le développement de la technologie de l'éclairage. En France, puis dans d'autres pays européens, les lampes à gaz commencent à concurrencer avec succès les bougies. Cependant, le gaz éclairant ne convenait pas seulement à l’éclairage. En 1801, Le Bon dépose un brevet pour la conception d'un moteur à gaz. Le principe de fonctionnement de cette machine reposait sur la propriété bien connue du gaz qu'il avait découvert : son mélange avec l'air explosait lorsqu'il était enflammé, libérant grande quantité chaleur. Les produits de combustion se sont rapidement développés, fournissant forte pression sur l'environnement. En créant les conditions appropriées, l’énergie libérée peut être utilisée au profit de l’humanité.

Le moteur de Lebon avait deux compresseurs et une chambre de mélange. Un compresseur était censé pomper de l'air comprimé dans la chambre et l'autre du gaz d'éclairage comprimé provenant d'un générateur de gaz. Le mélange gaz-air est ensuite entré dans le cylindre de travail, où il s'est enflammé. Le moteur était à double effet, c'est-à-dire que les chambres de travail fonctionnant en alternance étaient situées des deux côtés du piston. Essentiellement, Le Bon a eu l'idée d'un moteur à combustion interne, mais il est décédé en 1804 avant de pouvoir donner vie à son invention.

Mais son idée a continué à vivre ! En effet, le principe de fonctionnement d'une machine à gaz est bien plus simple que celui d'une machine à vapeur, puisqu'ici le carburant lui-même produit directement une pression sur le piston, alors que dans une machine à vapeur l'énergie thermique est d'abord transférée au porteur - la vapeur d'eau, qui fait un travail utile. Au cours des années suivantes, plusieurs inventeurs de différents pays a essayé de créer un moteur fonctionnel en utilisant du gaz d'éclairage. Cependant, toutes ces tentatives n'ont pas conduit à l'apparition sur le marché de moteurs capables de concurrencer avec succès les machines à vapeur.

L'étape majeure suivante fut franchie en 1825, lorsque Michael Faraday obtint du benzène à partir du charbon - le premier combustible liquide pour un moteur à combustion interne.

1862 Étienne Lenoir

Étienne Lenoir(1822-1900) est contraint d'abandonner son rêve de devenir ingénieur et commence à travailler comme serveur dans un restaurant sans prétention, le Seul Parisien. Parmi les habitués de l'établissement se trouvaient souvent des propriétaires d'ateliers et des mécaniciens. Ainsi, en servant des collations et en servant de l'alcool, le jeune homme vivait avec les problèmes des mécaniciens et des ingénieurs, et un plan audacieux visant à améliorer fondamentalement une curiosité telle qu'un moteur commençait déjà à émerger dans sa tête. Bientôt, quittant son poste de garçon, Lenoir part travailler dans l'un des ateliers, où sa responsabilité est de composer de nouveaux émaux. Environ un an plus tard, après s'être brouillé avec le propriétaire, Lenoir est devenu un mécanicien solitaire, réparant tout - des voitures aux latrines et ustensiles de cuisine. Après avoir travaillé quelque temps et n'ayant obtenu ni gratitude ni argent, il entra dans l'établissement de mécanique et de fonderie de l'italien Marinoni, qui, avec l'aide de Lenoir, fut transformé en atelier de galvanoplastie. Finalement, Lenoir mena une vie confortable et reçut des opportunités d'invention expérimentale. À cette époque, il créait ses propres variantes d'un moteur électrique de faible puissance, d'un régulateur dynamo et d'un compteur d'eau. Lenoir fait breveter toutes ses inventions et poursuit ses expérimentations.

Le premier prototype du moteur a agréablement surpris Lenoir et son sponsor Marinoni par son silence. Il y avait aussi des inconvénients - il chauffait trop rapidement pendant le fonctionnement et nécessitait un refroidissement fondamentalement différent. En raison d’une erreur juridique, la voiture de Lenoir a été scellée, mais (à chaque nuage il y a un côté positif), c’est ce qui l’a poussé à créer sa propre entreprise. Et très vite, la société productrice de moteurs à gaz, Lenoir and Co., commença à travailler. Moteur Lenoir, puissance 4 puissance, ont été produits par les sociétés françaises Marinoni, Lefebvre, Gaultier et la société allemande Kuhn.

En 1860, Lenoir a reçu un brevet pour son invention et la même année, l'ingénieur allemand Otto s'est familiarisé avec le moteur et a ensuite créé, avec Langen, une entreprise pour la production de tels moteurs. C’est cette entreprise, qui dans un premier temps glorifiait l’œuvre de Lenoir, qui lui ravira plus tard ses lauriers.

La machine de Lenoir a été démontrée avec succès à l'Exposition de Paris de 1862. Le magazine français Illustration a proposé au public un dessin et une description de l'omnibus Lenoir - une voiture à trois roues de huit places équipée de ce moteur. C'était période intéressante- une époque d'ingénierie audacieuse et d'idées et de possibilités inépuisables. Les décisions les plus audacieuses et révolutionnaires ont hanté les brillants « techniciens » du monde entier : une ère de progrès nous attendait. En décembre 1872, le moteur à gaz de Lenoir fut installé sur un dirigeable et les tests furent réussis. Cependant, la gloire de Lenoir fut de courte durée - déjà en 1878, il fut dépassé par les Allemands - la machine à 4 temps bruyante et encombrante de son ancien collègue Otto avec un grand volant vertical actionné avec un rendement de 16%, tandis que dans les deux de Lenoir moteur à course, il n'atteint que 5% . Bien entendu, le record a été battu.

1878 August Otto et ses bars

En 1864 Août Otto a reçu un brevet pour son modèle de moteur à gaz et a conclu la même année un accord avec le riche ingénieur Langen pour exploiter cette invention. Bientôt, la société Otto and Company est créée. À première vue, le moteur Otto était en retrait du moteur Lenoir. Le cylindre était vertical. L'arbre rotatif était placé au-dessus du cylindre sur le côté. Une crémaillère reliée à l'arbre y était fixée le long de l'axe du piston. Le moteur fonctionnait comme suit. L'arbre rotatif a soulevé le piston, ce qui a entraîné la formation d'un espace déchargé sous le piston et l'aspiration d'un mélange d'air et de gaz. Le mélange s'est alors enflammé.

Ni Otto ni Langen n'avaient des connaissances suffisantes en génie électrique et n'ont pas abandonné l'allumage électrique. Ils ont procédé à l'allumage avec une flamme nue à travers un tube. Lors de l'explosion, la pression sous le piston a augmenté jusqu'à environ 4 atm. Sous l'influence de cette pression, le piston s'est élevé jusqu'à ce qu'un vide se soit créé en dessous. Ainsi, l'énergie du carburant brûlé était utilisée dans le moteur au maximum. Ce fut la principale découverte originale d’Otto. La course de travail vers le bas du piston a commencé sous l'influence de la pression atmosphérique, la soupape d'échappement s'est ouverte et le piston avec sa masse a déplacé les gaz d'échappement. En raison de l'expansion plus complète des produits de combustion, le rendement de ce moteur était nettement supérieur à celui du moteur Lenoir et atteignait 16 %, c'est-à-dire qu'il dépassait le rendement des meilleures machines à vapeur de l'époque.

Le problème le plus difficile avec cette conception de moteur était la création d'un mécanisme permettant de transmettre le mouvement de la crémaillère à l'arbre. A cet effet, un dispositif de transfert spécial avec des billes et des crackers a été inventé. Lorsque le piston avec la crémaillère s'est envolé, les craquelins, recouvrant l'arbre de leurs surfaces inclinées, ont interagi avec les billes de manière à ne pas gêner le mouvement de la crémaillère, mais dès que la crémaillère a commencé à descendre , les billes roulaient sur la surface inclinée des crackers et les pressaient fermement contre l'arbre, le forçant à tourner. Cette conception garantissait la viabilité du moteur.

Parce que les moteurs Othonétaient presque 5 fois plus économiques que les moteurs Lenoir, ils commencèrent immédiatement à être très demandés. Au cours des années suivantes, environ cinq mille exemplaires furent produits. Otto a travaillé dur pour améliorer leur conception.

Bientôt, la crémaillère fut remplacée par une transmission à manivelle (beaucoup furent gênés par la vue de la crémaillère voler pendant une fraction de seconde, et son mouvement s'accompagnait d'un bruit de cliquetis désagréable).

Mais son invention la plus importante date de 1877, lorsqu'Otto déposa un brevet pour un nouveau moteur à quatre temps. Ce cycle sous-tend encore aujourd’hui le fonctionnement de la plupart des moteurs à gaz et à essence. Et en 1878, de nouveaux moteurs étaient déjà mis en production.

Dans tous les moteurs à gaz antérieurs, un mélange de gaz et d'air était enflammé dans le cylindre de travail à la pression atmosphérique. Cependant, plus la pression est élevée, plus l’effet de l’explosion est fort. Par conséquent, lorsque le mélange était comprimé, l’explosion aurait dû être plus puissante. Dans le nouveau moteur à gaz d'Otto, le gaz était comprimé à 3 atm, ce qui faisait que le moteur devenait plus petit, mais sa puissance augmentait.

Afin de rendre la rotation de l'arbre plus uniforme, celui-ci était équipé d'un volant d'inertie massif. Après tout, sur quatre coups de piston, un seul correspondait à un travail utile, et le volant devait fournir de l'énergie pour les trois coups suivants (ou, ce qui revient au même, pendant 1,5 tour). Le mélange a été enflammé, comme auparavant, avec une flamme nue. En raison de la connexion de la manivelle à l'arbre, il n'était pas possible de détendre le gaz jusqu'à la pression atmosphérique et le rendement du moteur n'était donc pas beaucoup plus élevé que celui des modèles précédents. Mais il s’est avéré que c’était le plus élevé pour les moteurs thermiques de l’époque.

Le cycle à quatre temps était la plus grande réussite technique d'Otto. Mais on découvrit bientôt que plusieurs années avant son invention, exactement le même principe de fonctionnement du moteur avait été décrit par l'ingénieur français Vaux de Roche. Un groupe d'industriels français a contesté le brevet d'Otto devant les tribunaux. Le tribunal a trouvé leurs arguments convaincants. Les droits d'Otto sur son brevet ont été considérablement réduits, y compris la fin de son monopole sur le cycle à quatre temps. Otto était douloureusement inquiet de cet échec, alors que les affaires de son entreprise n'allaient pas mal du tout. Bien que les concurrents aient commencé à produire des moteurs à quatre temps, le modèle Otto, éprouvé au cours de nombreuses années de production, restait le meilleur et la demande ne s'est pas arrêtée. En 1897, environ 42 000 de ces moteurs de puissance variable étaient produits.

Cependant, le fait que le gaz d’éclairage soit utilisé comme carburant a considérablement réduit le champ d’application des premiers moteurs à combustion interne. Le nombre d'usines d'éclairage et de gaz était insignifiant même en Europe, et en Russie il n'y en avait que deux - à Moscou et à Saint-Pétersbourg. Par conséquent, la recherche d’un nouveau carburant pour le moteur à combustion interne ne s’est pas arrêtée. Certains inventeurs ont essayé d'utiliser les vapeurs de carburant liquide comme gaz. En 1872, l'Américain Brighton a tenté d'utiliser du kérosène à cette fin. Cependant, le kérosène ne s'est pas bien évaporé et Brighton a opté pour un produit pétrolier plus léger : l'essence. Mais pour qu'un moteur à carburant liquide puisse concurrencer avec succès un moteur à gaz, il était nécessaire de créer un dispositif spécial (plus tard connu sous le nom de carburateur) pour évaporer l'essence et en obtenir un mélange combustible avec l'air. Brayton, dans la même année 1872, inventa l'un des premiers carburateurs dits « évaporatifs », mais il ne fonctionna pas de manière satisfaisante.

Allemand Maybach proposé de ne pas évaporer l'essence, mais de la pulvériser finement dans l'air. Cela garantissait une répartition uniforme du mélange dans tout le cylindre et l'évaporation elle-même se produisait dans le cylindre sous l'influence de la chaleur de compression. Pour assurer l'atomisation, l'essence était aspirée par un flux d'air passant par une buse doseuse. Le jet était réalisé sous la forme d'un ou plusieurs trous dans un tube situé perpendiculairement au flux d'air. Pour maintenir la pression, un petit réservoir avec un flotteur était prévu, qui maintenait le niveau à une hauteur donnée, de sorte que la quantité d'essence aspirée soit proportionnelle à la quantité d'air entrant. Le carburateur se composait ainsi de deux parties : une chambre à flotteur et une chambre de mélange. Le carburant s'écoulait librement dans la chambre depuis le réservoir à travers un tube et était maintenu au même niveau par un flotteur qui montait avec le niveau de carburant et, une fois rempli, à l'aide d'un levier, abaissait l'aiguille et bloquait ainsi l'accès au carburant. La quantité de mélange délivrée au cylindre était régulée en tournant la vanne (accélérateur).

ingénieur allemand Jules Daimler. a travaillé pour l'entreprise d'Otto pendant de nombreuses années et a été membre de son conseil d'administration. Au début des années 80, il propose à son patron un projet de moteur essence compact pouvant être utilisé dans les transports. Otto (comme Watt dans une situation similaire à son époque) a réagi froidement à la proposition de Daimler. Ensuite, Daimler et son ami Wilhelm Maybach ont pris une décision audacieuse : en 1882, ils ont quitté l'entreprise d'Otto et ont acquis un petit atelier près de Stuttgart. En 1883, le premier moteur à essence est créé avec un allumage à partir d'un tube creux chaud ouvert dans un cylindre.

Pendant ce temps, un autre Allemand, Karl Benz, propriétaire de la société Benz & Co. à Mannheim, développait son propre moteur à allumage électrique. En 1886, il produit une automobile à trois roues, qui peut être considérée comme la première véritable automobile. La même année, Daimler intègre le moteur dans la carrosserie.

Les premiers moteurs à combustion interne étaient monocylindres et, afin d'augmenter la puissance du moteur, le volume du cylindre était généralement augmenté. Ensuite, ils ont commencé à y parvenir en augmentant le nombre de cylindres. À la fin du XIXe siècle, les moteurs à deux cylindres font leur apparition et, à partir du début du XXe siècle, les moteurs à quatre cylindres commencent à se répandre. Ces derniers étaient disposés de telle manière que dans chacun des cylindres, le cycle à quatre temps était décalé d'un coup de piston. Grâce à cela, une bonne uniformité de rotation du vilebrequin a été obtenue.

L'histoire de la création d'un moteur diesel.

De nos jours, le mot « diesel » pour la plupart des gens n'évoque que des associations avec un moteur à combustion interne à allumage par compression, fonctionnant au carburant liquide. Et peu de gens savent que ce moteur porte le nom de l'inventeur allemand - Rudolf Christian Karl Diesel (1858-1913)

Les parents de Rudolf étaient relieurs et libraires. La famille fait remonter ses ancêtres à la ville thuringienne de Pösneck (Allemagne). Cependant, Rodolphe est né à Paris le 18 mars 1858.

La famille de son père, Theodor Diesel, a vécu dans cette ville pendant de nombreuses années et personne ne se souvenait qu'ils étaient allemands. Mais en 1870, la guerre franco-prussienne éclate et les Diesel doivent s'installer en Angleterre. Plus tard, le garçon a été envoyé chez des parents dans la ville d'Augsbourg (Allemagne). Là, Rudolf est diplômé avec distinction de l'École polytechnique supérieure de Munich. Musique, poésie et art a attiré Rudolf autant que les mathématiques. La performance du jeune homme était phénoménale et sa persévérance dans la réalisation de son objectif a stupéfié ses connaissances.

Bientôt, le professeur Karl von Linde lui propose le poste de directeur de la succursale parisienne de son entreprise. L'inventeur du « réfrigérateur Linde » a intéressé Diesel aux problèmes des moteurs thermiques - moteurs à vapeur et moteurs à combustion interne, qui venaient d'apparaître grâce aux inventions de Nikolaus August Otto.

Au cours de 10 ans, Diesel a développé des centaines de dessins et de calculs pour un moteur à absorption fonctionnant à l'ammoniac. L'imagination du jeune ingénieur ne connaissait pas de limites : des moteurs miniatures pour machines à coudre aux unités stationnaires géantes utilisant l'énergie solaire ! Et pourtant, Diesel n’a pas pu créer, du moins sur le papier, un moteur efficace.

Ayant entrepris de construire un moteur économique, proposé dès 1824 par l'officier français Nicolas Léonard Sadi Carnot (1796-1832), Diesel étudia attentivement son unique et immortel traité « Réflexions sur la force motrice du feu et sur les machines capables d'utiliser cette force. Selon Carnot, dans le moteur le plus économique, il est nécessaire de chauffer le fluide moteur jusqu'à la température de combustion du carburant uniquement en « modifiant le volume », c'est-à-dire compression rapide. Lorsque le carburant s’enflamme, il faut réussir à maintenir une température constante. Et cela n'est possible qu'avec une combustion simultanée du carburant et une détente du gaz chauffé.

En 1890, Rudolf s'installe à Berlin et... remplace l'ammoniac par de l'air comprimé très chauffé. "Dans la poursuite inlassable de l'objectif, à la suite de calculs sans fin, une idée est finalement née qui m'a rempli d'une grande joie", a écrit l'inventeur. Au lieu de l'ammoniac, il faut prendre de l'air chaud comprimé et y introduire du carburant atomisé. , et simultanément à la combustion, dilater le mélange brûlant afin d'utiliser autant de chaleur que possible pour un travail utile.

En 1892, Diesel reçut un brevet qui s'avéra être l'un des plus chers au monde. Et puis il a publié une description du moteur. "Mon idée", écrit-il à sa famille, est tellement en avance sur tout ce qui a été créé dans ce domaine jusqu'à présent que nous pouvons dire en toute sécurité : je suis le premier dans cette nouvelle et la plus importante section technologique de notre petite Terre ! Je suis en avance sur les meilleurs esprits de l’humanité des deux côtés de l’océan ! »

Jamais auparavant les constructions théoriques n’avaient suscité un tel intérêt parmi les spécialistes. Cependant, la majorité estime que cette idée est pratiquement irréalisable. Mais il y avait d'autres exemples. « J'ai lu votre travail avec beaucoup d'intérêt : personne n'a jamais prédit avec autant de radicalité et d'audace machine à vapeur coucher de soleil, n'a pas joué. Et la victoire appartiendra à un tel courage ! » a écrit le professeur M. Schratter qui croyait en sa voiture...

1893 Moteur diesel. Étape 1.

Le premier moteur expérimental a déjà été construit en 1893 à Augsbourg. La construction a été supervisée par Diesel lui-même. Les tests commencèrent immédiatement, mais le premier prototype explosa, tuant presque l'inventeur et son assistant. Le moteur utilisait de la poussière de lignite comme carburant et ne refroidissait pas les parois des cylindres par eau.

N'ayant pas réussi à obtenir un résultat positif avec la poussière de charbon, Rudolf Diesel, après avoir essayé d'utiliser du gaz d'éclairage, a finalement opté pour le combustible liquide.

1894 Moteur diesel. Étape 2.

En février 1894, les essais du deuxième prototype du moteur, utilisant du kérosène comme carburant, commencèrent.

1895 Moteur diesel. Étape 3.

Après les deux premiers échecs, il conçoit un troisième modèle. "Le premier moteur ne fonctionne pas, le deuxième fonctionne imparfaitement, le troisième sera bon !" - Diesel a dit à son collègue Vogel. En 1895, l'assemblage du troisième échantillon est achevé, contenant tous les principaux éléments du futur moteur diesel. Il s'est avéré vraiment bon ! Mais lors de sa création, Diesel a dû abandonner bon nombre de ses idées originales. Par exemple, il était totalement incapable d'obtenir les résultats escomptés en faisant fonctionner le moteur sans refroidissement par eau. Bien que la possibilité d'un tel travail, prédit théoriquement par Diesel, ait été prouvée lors de tests, des expériences l'ont convaincu qu'il n'était pas pratique de le mettre en pratique. Les résultats positifs ne sont apparus qu'une fois que le moteur a été équipé d'un refroidissement par eau et que du carburant liquide a été introduit dans le cylindre et atomisé à l'aide d'air comprimé. Concernant l'introduction du refroidissement par eau, Diesel, expliquant le fonctionnement et les résultats des tests du premier moteur expérimental dans son rapport au congrès de l'Union des ingénieurs allemands, dira ce qui suit : « J'attire l'attention sur le fait que cette machine fonctionnait sans une chemise d'eau et que, ainsi, la capacité de travailler sans refroidissement par eau a été prouvée, prévue théoriquement Pour des raisons pratiques, dans les développements ultérieurs de la machine, une chemise de refroidissement par eau a été utilisée, ce qui permet principalement d'obtenir plus de travail avec la machine. mêmes dimensions de cylindre."

1896 Moteur diesel. Étape 4.

Fin 1896, la quatrième version finale du moteur expérimental d'une puissance de 20 ch est construite.

Lors d'essais officiels en février 1897, menés sous la direction du professeur M. Schröter, ce moteur consommait 240 g de kérosène pour 1 ch. par heure, son efficacité effective était de 26 %. Aucun des moteurs existants à cette époque ne disposait de tels indicateurs. Le moteur fonctionnait en quatre temps. Lors du premier coup du piston, l'air était aspiré dans le cylindre ; lors du second, il était comprimé à environ 4 MPa, chauffant jusqu'à environ 600°C. Et le carburant liquide (kérosène) a commencé à être introduit dans le milieu de l'air chauffé par compression à travers une buse (air comprimé sous une pression de 5-6 MPa). Une fois dans l'air chauffé, le carburant s'enflammait spontanément et brûlait à une pression presque constante (mais pas à une température constante, comme Diesel l'espérait lors du brevetage du cycle). L'alimentation en kérosène du cylindre s'est poursuivie pendant environ 1/5 de la troisième course du piston. Pendant le reste de la course, les produits de combustion se sont dilatés. Lors du quatrième coup de piston, le carburant brûlé a été rejeté dans l'atmosphère. Le cycle de fonctionnement du moteur créé était très différent de celui breveté.

L'exposition des machines à vapeur de Munich en 1898 fut le point culminant de l'incroyable succès de Diesel. Les commandes du moteur ont été achetées par l'Allemagne et entreprises étrangères très demandé. Une pluie d'or s'est abattue sur l'ingénieur de 39 ans !!!

Ayant abandonné la recherche, Diesel se tourne vers le commerce. Possédant déjà une fortune de six millions de dollars, il fonda une entreprise de construction de trains électriques, finança des loteries catholiques et acheta et vendit toutes sortes d'entreprises. Mais c'est incroyable : pas un seul moteur du « système Diesel » n'avait même été vendu à cette époque !

Un scandale éclata lorsque les premiers moteurs diesel ne fonctionnèrent plus. Les accords sont annulés et les paiements à Diesel sont suspendus. L'usine d'Augsbourg appartenant à l'inventeur a fait faillite. En raison de l'abondance de problèmes mineurs, le moteur diesel a miné sa réputation. La précision requise dans la fabrication d'un certain nombre de pièces dépassait largement le niveau de capacités de la plupart des usines. Outre les difficultés technologiques, se pose la question de la création de nouveaux matériaux résistants à la chaleur. Certaines entreprises ont déclaré que les moteurs diesel étaient « inadaptés » à une production de masse…

Face à un mur d'hostilité en Allemagne, Diesel noue des relations avec des industriels étrangers. En France, Suisse, Autriche, Belgique, Russie et Amérique.

1903 L'aventure du diesel en Russie.

Dès que la nouvelle du nouveau moteur s'est répandue dans le monde industriel, Emmanuel Nobel, propriétaire d'une usine d'ingénierie à Saint-Pétersbourg, a immédiatement compris que les moteurs diesel avaient un grand avenir en Russie. Parce que la Russie dispose de réserves inépuisables de pétrole qui, même sous sa forme pure, sans raffinage, peut devenir le carburant d'un nouveau moteur. Et, bien sûr, cela a été bénéfique non seulement pour l'ensemble de la Grande Russie, mais aussi spécifiquement pour la famille Nobel, propriétaire du partenariat de raffinage de pétrole des frères Nobel. Et en 1897, Emmanuel Nobel tente d'acquérir un brevet pour la fabrication d'un moteur en Russie. Cependant, Diesel, qui baignait alors dans les rayons d'une renommée mondiale, a demandé un prix exorbitant - un demi-million de roubles en or. Le prudent Suédois a décidé d'attendre un moment plus opportun pour conclure l'accord. Un an plus tard, le designer, qui avait acquis une compréhension réaliste des lois du monde des affaires, réduisit le prix à 800 000 marks.

Après avoir acquis le brevet, Nobel a commis un acte d'altruisme sans précédent : il a invité toutes les usines russes du profil concerné, en utilisant les dessins du brevet, à commencer la production. moteurs diesel. Cependant, étant donné qu’à cette époque l’autorité du moteur en Occident avait été fortement ébranlée, il n’y avait pas preneur. Et les ingénieurs de l'usine Nobel ont commencé à développer indépendamment une modification du moteur fonctionnant à l'huile. En novembre 1899, un moteur diesel « à huile » d'une puissance de 20 ch. était prêt. En 1900, à l'Exposition universelle de Paris, son concepteur en chef, le professeur Georgy Filippovich Depp, prouva que le diesel russe était supérieur analogues étrangers. La tâche principale de Nobel était d'obtenir une commande du département militaire pour installer des moteurs diesel sur les navires de guerre. En 1903, des moteurs d'une puissance de 150 ch ont commencé à être produits à Saint-Pétersbourg, ainsi qu'à l'usine de construction de machines de Kolomensky. Initialement, des moteurs diesel étaient installés sur deux navires du partenariat Nobel - "Vandal" et "Sarmat". Les avantages du moteur à huile par rapport à la machine à vapeur étaient si évidents que les propriétaires de compagnies maritimes se sont lancés dans une course pour équiper leurs navires de moteurs diesel.

Pendant que les puissances européennes se disputaient pour savoir qui se chargerait de la production de moteurs à la Diesel, la Russie a établi leur production de masse, et de plusieurs types à la fois : stationnaires, à grande vitesse, marins, réversibles, etc. Kolomna, Riga, Nikolaev, Kharkov et, bien sûr, l'usine Ludwig Nobel de Saint-Pétersbourg (L'huile Nobel dans les moteurs Nobel pour l'argent Nobel). En Europe, le moteur diesel a même commencé à être appelé le « moteur russe ». Diesel a volontiers collaboré avec les industriels russes - ils étaient les seuls à verser régulièrement à l'inventeur les dividendes qui lui étaient dus.

Continuation

« Une invention... n'a jamais été simplement le produit de l'imagination créatrice : elle est le résultat de la relation entre la pensée abstraite et le monde matériel... L'histoire considère l'inventeur non pas celui qui, avec un degré de certitude ou un autre, a été le premier à exprimer de telles idées, mais celui qui a mis en œuvre votre idée, qui a peut-être traversé l'esprit de beaucoup d'autres personnes..."

L'apparition d'un moteur peu coûteux à exploiter signifiait la victoire du pétrole sur le charbon, c'est pourquoi les propriétaires de la mine de charbon de la Ruhr n'aimaient pas cela. Malgré les succès du nouveau type de moteur, les attaques des méchants contre Rudolf Diesel et son moteur n'ont pas faibli : « Diesel n'a rien inventé... il a juste collectionné les inventions... »

En 1912, Rudolf Diesel arrive en Amérique. La communauté mondiale des ingénieurs est habituée à le considérer comme un spécialiste majeur et à succès au zénith de sa renommée ; ce n'est pas sans raison que les journaux new-yorkais ont annoncé à leurs lecteurs l'arrivée du « Dr Diesel, le célèbre ingénieur diplômé de Munich ». » Dans les amphithéâtres où il donnait des présentations, dans les halls d'hôtels et de théâtres, les correspondants l'assiégeaient partout. Edison lui-même - le sorcier de l'invention américaine - a alors déclaré publiquement que le moteur de Rudolf Diesel marquait une étape importante dans l'histoire de l'humanité.

Correct, réservé, vêtu d'un strict frac noir, Diesel a stoïquement enduré des performances longues et guinchées devant son public. Et pas un seul des ingénieurs américains qui ont écouté son discours ne pouvait même soupçonner alors que le brillant orateur, parlant dans un excellent anglais des perspectives de son moteur, était dans une situation désespérée, proche de l'effondrement complet, et il n'a pas dit un seul mot sur les difficultés et les erreurs, les échecs, les attaques et la méfiance avec lesquels son invention a pris vie.

Et en même temps, prévoyant ou sentant l'inévitabilité de son effondrement, dès son retour à Munich, Diesel, avec de l'argent emprunté, achète des actions dans une entreprise de voitures électriques, qui a rapidement fait faillite. En conséquence, il dut payer presque tous ses domestiques et hypothéquer la maison pour réaliser son projet. dernier plan, dont personne n’était au courant. L'année prochaine Diesel a commencé par voyager : il a d'abord visité Paris, Berlin, Amsterdam seul, puis avec sa femme, il a visité la Sicile, Naples, Capri, Rome. "Nous pouvons dire au revoir à ces endroits. Nous ne les reverrons plus jamais." Il a laissé tomber une phrase si étrange une fois, mais sa femme n'y a pas prêté attention à ce moment-là, mais s'en est souvenue et l'a comprise seulement plus tard, alors que tout était déjà arrivé. Diesel se rend ensuite dans les Alpes bavaroises pour rendre visite à Sulzer, dans l'usine de laquelle il a autrefois effectué un stage d'ingénierie. De vieux amis étaient étonnés par les changements survenus au cours de cette période. Dernièrement avec Rodolphe. Toujours retenu et prudent, il semblait avoir perdu ces qualités sans laisser de trace et, avec un plaisir visible, s'efforçait d'entreprendre de dangereux voyages en montagne et se livrait à des activités risquées.

À la fin de l’été 1913, une crise financière éclate. Diesel est devenu complètement en faillite. Et à ce moment-là, ayant récemment refusé des postes bien rémunérés dans des entreprises américaines, il accepte soudain l'offre d'une nouvelle usine de moteurs en Angleterre pour occuper le poste de simple ingénieur-conseil. Ayant appris cela, le British Royal Automobile Club lui a demandé de faire un rapport lors de l'une des réunions du club, ce à quoi Diesel a également accepté et a commencé à préparer un voyage en Angleterre. Dans ce court laps de temps, il commet quelques actions, analysant lesquelles plus tard, les proches de Rudolf Diesel arriveront à la conclusion qu'il avait déjà pris une décision tragique.

Ayant emmené sa femme rendre visite à sa mère, il se retrouva seul début septembre dans sa maison munichoise. La première chose qu'il fit immédiatement fut de renvoyer les quelques domestiques restants de la maison jusqu'au matin et de demander à son fils aîné (également Rudolf) de venir le voir d'urgence. D'après les souvenirs du fils, ce fut une rencontre étrange et triste. Son père lui montra ce qu'il y avait dans la maison et où, dans quelles armoires étaient rangés les papiers importants, lui donna les clés appropriées et lui demanda d'essayer les serrures. Après le départ de son fils, il a commencé à parcourir des documents commerciaux, et les domestiques qui sont revenus le lendemain matin ont découvert que la cheminée était remplie de cendres de papiers brûlés et que le propriétaire lui-même était dans un état sombre et déprimé.

Quelques jours plus tard, Diesel partit pour Francfort rendre visite à sa fille, où l'attendait déjà sa femme. Après être resté plusieurs jours chez eux, il partit seul le 26 septembre pour Gand, d'où il envoya une lettre à sa femme et plusieurs cartes postales à des amis. La lettre était étrange, déconcertante et témoignait d'une grande détresse chez son auteur.

Le 29 septembre 1913, à Anvers, Diesel s'apprêtait à embarquer sur le ferry de Dresde... Le dîner sur le pont supérieur était plutôt détendu. Diesel a parlé à ses compagnons de voyage de sa femme et de ses inventions. Mais ils s'intéressaient à la politique. Winston Churchill, nommé Lord de l’Amirauté, entreprend la reconstruction de la flotte anglaise, ce qui inquiète grandement les deux nouvelles connaissances de Diesel. Ils étaient Allemands et la guerre dans les Balkans était considérée comme la première étincelle d’une future guerre entre l’Allemagne et l’Angleterre. Churchill allait reconstruire la flotte britannique. Homme politique subtil, il prévoyait une guerre avec l’Allemagne. Je suis donc entré en contact avec le talentueux ingénieur Diesel, car je savais que dans l'Allemagne du Kaiser, les cuirassés, notamment le Prince Regent, étaient déjà équipés d'un moteur marin multicylindre conçu par Diesel, ce qui leur donnait une supériorité significative. en vitesse. De plus, les moteurs diesel furent rapidement adaptés aux sous-marins. Ce n’est peut-être pas un hasard si les compagnons de voyage de Diesel à bord du navire allemand étaient deux Allemands prêts à tout pour l’Allemagne.

Vers dix heures du soir, Rudolf Diesel a dit au revoir à ses connaissances et est descendu au chalet. Avant d'ouvrir la porte, il a arrêté le steward et lui a demandé de le réveiller à 6h15 précises du matin. Dans la cabine, il sortit son pyjama de sa valise et l'étendit sur le lit. Il sortit sa montre de sa poche, la remonta et l'accrocha au mur à côté de l'oreiller... Et personne ne le revit.

Une inspection de la cabine a montré : la couchette préparée par le steward pour dormir n'était même pas froissée ; le bagage n'est pas ouvert, bien que la clé soit insérée dans la serrure de la valise ; La montre de poche de Diesel était placée de manière à ce que les aiguilles puissent être vues lorsqu'elle était allongée sur le lit ; Le cahier était ouvert sur la table et la date du 29 septembre y était marquée d'une croix. Il s'est immédiatement avéré que pendant la ronde matinale du navire, l'officier de service avait trouvé le chapeau et le manteau plié de quelqu'un fourrés sous les bastingages. Il s'est avéré qu'ils appartenaient à Diesel.

Dix jours plus tard, l'équipage d'un petit bateau-pilote belge récupérait un cadavre dans les vagues de la mer du Nord. Les marins ont retiré la bague des doigts enflés du défunt et ont trouvé dans ses poches un portefeuille, un étui à lunettes et une trousse de premiers secours de poche. Le corps, selon la coutume maritime, fut remis à la mer. Le fils de Rudolf Diesel, arrivé de garde en Belgique, a confirmé que toutes ces choses appartenaient à son père.

Les proches de Diesel étaient convaincus qu'il s'était suicidé. Cette version était étayée non seulement par le comportement étrange et incompréhensible de Diesel au cours de la dernière année de sa vie, mais également par certaines circonstances qui sont devenues claires plus tard. Ainsi, avant son départ, il a donné une valise à sa femme et lui a demandé de ne pas l'ouvrir pendant plusieurs jours. Il y avait 20 000 marks dans la valise. C'est tout ce qui restait de l'énorme fortune de Diesel. Et encore une chose : en partant pour l'Angleterre, Diesel a emporté avec lui non pas une montre en or, comme d'habitude, mais une montre de poche en acier...

Conclusion.

Le monde a donné à Rudolf Diesel un honneur assez rare dans l'histoire de la technologie : il a commencé à écrire son nom avec une petite lettre. C'est un pas vers l'éternité...

Ferry "Dresde"

Le moteur de la voiture, comme la voiture elle-même, devait certainement apparaître dans le dernier quart du siècle dernier. Et le moteur est apparu, puis le casemate a régné en maître sur les voitures pendant 100 ans. La conversation porte sur moteur à pistons moteur à combustion interne (ICE), fonctionnant à l'essence selon un cycle à quatre temps. Les conceptions d'autres types de moteurs à combustion interne seront discutées ci-dessous.

Les créateurs des premiers moteurs à combustion interne de transport se sont basés sur la conception de la machine à vapeur. Comment le rendre plus compact et productif ? Ses éléments les plus volumineux, mais aussi dangereux, sont le foyer et la chaudière. Cela signifie qu'ils doivent être remplacés, pensaient les inventeurs. Comment? La réponse à cette question semblait simple : vous avez besoin d’un réservoir contenant du gaz inflammable, comme du gaz d’éclairage. Le gaz doit être mélangé à l'air, introduit dans le cylindre de la machine et y être enflammé. La combustion et la détente du mélange produiront une force qui remplacera la vapeur. Le foyer et la chaudière ne seront plus nécessaires.

Moteur à gaz Lenoir

En 1860, le mécanicien français Etienne Lenoir (1822-1900) construisit un moteur à gaz qui ressemblait à une machine à vapeur. Cependant, le mélange de gaz d'éclairage et d'air lui-même, contrairement à la vapeur, n'exerce pas de pression sur le piston. Il faut y mettre le feu. Pour l'allumage, deux bougies électriques vissées dans les couvercles des cylindres ont été utilisées. Le moteur Lenoir est bidirectionnel (ou, comme on dit, à double effet ; le processus de travail se déroule des deux côtés du piston) et à deux temps, c'est-à-dire cycle complet Le fonctionnement du piston dure deux temps. Au cours du premier temps, l'admission, l'allumage et la détente du mélange dans le cylindre (course motrice) se produisent, et pendant le deuxième temps, les gaz d'échappement sont libérés. L'entrée et la sortie sont contrôlées par un distributeur à tiroir, et le tiroir est contrôlé par un excentrique monté sur l'arbre du moteur.

Les avantages du nouveau moteur par rapport à la machine à vapeur ne se limitaient pas à l'élimination de la chaudière et du foyer. Les moteurs à gaz ne nécessitaient pas de production de vapeur et étaient faciles à entretenir. Hélas, la masse du nouveau moteur restait presque la même que celle de la machine à vapeur. Une unité de puissance moteur générée (ch ou kW) coûtait 7 fois plus cher qu’une machine à vapeur. Seulement 1/25 de la chaleur du gaz brûlé effectuait un travail utile, c'est-à-dire le coefficient action utile(rendement) du moteur était de 0,04. Le reste partait avec les gaz d'échappement, était consacré au chauffage du boîtier et était rejeté dans l'atmosphère. Lorsque la vitesse de rotation de l'arbre atteignait 100 tr/min, l'allumage fonctionnait de manière peu fiable et le moteur fonctionnait par intermittence. Jusqu'à 120 m3 d'eau par heure étaient consommés pour le refroidissement (!). La température des gaz atteint 800°C. Une surchauffe a provoqué le blocage de la bobine. Des particules non brûlées du mélange ont obstrué les canaux d'admission et d'échappement.

La raison des faibles performances du moteur était le principe même de son fonctionnement. La pression du mélange enflammé ne dépassait pas 5 kg/cm2 et, à la fin de la course de travail, elle diminuait de trois fois. Un calcul simple montre qu'un moteur monocylindre avec un volume utile de 2 litres à cette pression, un régime d'arbre de 100 tr/min et un rendement de 0,04 développe une puissance ne dépassant pas 0,1 kW. Autrement dit, le moteur Lenoir est mille fois moins performant que le moteur de la voiture actuelle.

La création d'un chariot automoteur à grande vitesse est devenue possible après l'invention du moteur à combustion interne, notamment celui à quatre temps. Son processus de travail – le « cycle Otto » – a survécu jusqu'à nos jours. Le schéma montre à quel point il est plus efficace que celui original proposé par E. Lenoir. À gauche, la conception du moteur Lenoir

Il a été possible de rendre un moteur à gaz plus efficace en 1876 grâce à l'employé commercial Nikolai-August Otto (1832-1891) de Cologne (Allemagne) en collaboration avec Eugene Langen (1833-1895).

C'est réussi... Il est facile de louer ou de critiquer le travail des inventeurs 100 ans plus tard. Derrière leurs rares succès se cachent des années de travail, des échecs, des difficultés qu'ils ont créés dans des conditions de manque. Informations techniques, manque d'instruments, d'instruments et de matériaux, avec la méfiance des gens ordinaires... Par exemple, le brevet reçu par Otto a été annulé en 1889, puisque le cycle à quatre temps aurait été justifié plus tôt par le Français L. Beau de Rocha.

Ce n’est qu’à titre posthume que les mérites d’Otto ont été reconnus par la communauté technique mondiale et que le cycle porte son nom. Dans l'ouvrage « Nouveaux moteurs à gaz et à pétrole », le scientifique français (j'insiste, français) G. Richard écrivait en 1892 : « Sans le fluide de travail proposé par Otto - le mélange combustible - le moteur moderne n'existerait pas » et « Beau de Rocha n'a pas inventé le quatre temps, le cycle réalisé avant lui (avec compression externe du mélange) par Le Bon en 1801 et (avec compression à l'intérieur du cylindre) en 1861 par Otto.

Principe de fonctionnement du moteur Otto

Passons maintenant à l'essence de l'invention. En observant le fonctionnement du moteur à gaz construit, similaire à celui de Lenoir, Otto est arrivé à la conclusion qu'il pourrait obtenir un fonctionnement plus efficace s'il enflammait le mélange non pas au milieu de la course du piston, mais au début. Alors la pression des gaz lors de la combustion du mélange agirait sur le piston pendant toute sa course. Mais comment remplir le cylindre avec le mélange avant le début de la course ? Otto a essayé ce qui suit : en tournant le volant à la main, il a rempli le cylindre, a continué à faire tourner le volant et n'a mis le contact qu'au moment où le piston est revenu à sa position d'origine. Le volant d'inertie a soudainement «pris» de la vitesse, et avant cela, la combustion du mélange ne lui donnait qu'une faible poussée. Otto n'attachait pas d'importance au fait que le mélange était comprimé avant l'allumage ; il considérait l'amélioration du processus comme le résultat de l'expansion prolongée du mélange pendant le processus de combustion.

Il a fallu 15 ans à Otto pour concevoir un moteur économique avec un rendement atteignant 0,15. Le moteur était appelé quatre temps, car le processus s'effectuait en quatre temps de piston et, par conséquent, en deux tours de vilebrequin. Bobine bon moment permettait d'accéder au cylindre depuis la chambre d'allumage, où le gaz brûlait constamment. Le mélange s'est enflammé. La distribution à tiroir et l'allumage du brûleur ne sont pas utilisés dans les moteurs modernes, mais le cycle Otto a été entièrement conservé à ce jour. La grande majorité des moteurs automobiles fonctionnent selon ce cycle. je te donnerai le maximum brève description son.

Lors du premier temps, le piston s'éloigne du "point mort" d'origine - la culasse, créant un vide à l'intérieur, tandis que le mélange combustible préparé par un dispositif spécial (carburateur) est aspiré. La sortie est fermée. Lorsque le piston atteint le point mort bas, l’admission se ferme également. Lors du deuxième coup, les deux trous sont fermés. Le piston, poussé par la bielle, remonte et comprime le mélange. Quelle est l’importance de sa compression, particulièrement soulignée par Richard ? Les particules de carburant se rapprochent, ce qui rend le mélange plus facile à enflammer. Si le volume du cylindre au-dessus du piston (c'est-à-dire dans la chambre de combustion) est égal à son volume utile (entre les « points morts »), alors le taux de compression est de 2, comme dans les premiers moteurs à combustion interne (c'est-à-dire le double du taux atmosphérique). pression), et la pression des gaz lorsqu'ils explosent, elle est quatre fois plus atmosphérique (pour les moteurs modernes, elle est 40 à 50 fois plus élevée que pour un moteur Otto). Le troisième coup est le coup de travail. Au début, le mélange comprimé est enflammé. Le mouvement du piston à travers la bielle est converti en rotation du vilebrequin. Les deux trous sont fermés. La pression dans le cylindre diminue progressivement jusqu'à la pression atmosphérique. Lors du quatrième temps, le volant, ayant reçu une impulsion de mouvement, continue de tourner, la bielle pousse le piston et déplace les gaz d'échappement dans l'atmosphère par la lumière d'échappement ouverte, l'admission est fermée.

L'inertie du volant est suffisante pour que le piston effectue trois courses supplémentaires, en répétant les quatrième, premier et deuxième courses. Après eux, l'arbre et le volant reçoivent à nouveau de l'élan. Lors du démarrage d'un moteur, les deux premiers temps se produisent sous l'influence d'une force extérieure. À l’époque d’Otto et pendant encore un demi-siècle, le volant d’inertie était tourné à la main, mais il est désormais entraîné en rotation par un moteur électrique : le démarreur. Après les premiers coups de moteur, le démarreur s’arrête automatiquement et le moteur tourne de manière autonome.

Les ports d'entrée et de sortie ouvrent et ferment le mécanisme de distribution. L'allumage rapide du mélange est assuré par le système d'allumage. Le cylindre peut être situé horizontalement, verticalement ou obliquement, le processus de fonctionnement du moteur ne change pas.

Les inconvénients du moteur Otto incluent son faible régime et sa masse importante. Une augmentation du nombre de tours de l'arbre à 180 par minute a entraîné des interruptions de fonctionnement et une usure rapide de la bobine. La haute pression dans le cylindre nécessitait un mécanisme de manivelle et des parois de cylindre solides, de sorte que le poids du moteur atteignait 500 kg par 1 kW/h. Pour accueillir la totalité de l’approvisionnement en gaz, il fallait un énorme réservoir. Tout cet échec prédéterminé : le moteur à gaz d’Otto, comme sa première version, n’était pas adapté à une installation sur une voiture, mais a reçu large utilisation dans des conditions stationnaires.

Moteur à combustion interne Daimler

Le moteur à combustion interne est devenu adapté à une utilisation dans les transports après avoir commencé à fonctionner avec du carburant liquide et acquis vitesse, compacité et légèreté.

La plus grande contribution à sa création a été apportée par les ingénieurs en mécanique du XIXe siècle - le directeur technique de l'usine Otto de Deutz, G. Daimler (1834-1900) et son plus proche employé W. Maybach (1846-1929), qui fonda plus tard leur propre entreprise.

On écrit souvent sur les inventeurs de machines que depuis leur enfance ils s'intéressaient à la technologie, fabriquaient des instruments, démontaient et assemblaient des montres, que l'idée du futur nouvelle voiture ils les portaient presque dès le berceau. Et ils écrivent également que les inventeurs étaient censés être conscients de sa probable signification sociale et économique. En réalité, les choses étaient généralement différentes. Nous l'avons déjà vu dans les exemples de Kulibin, Cugnot et Bolle. Mais Gottlieb Daimler et Wilhelm Maybach ont des biographies d’inventeurs « exemplaires ». Daimler s'est consacré aux voitures dès son plus jeune âge et a constamment accumulé des connaissances sur les locomotives. Il est diplômé avec succès de l'École Polytechnique Supérieure de Stuttgart. Au cours de son long service en Alsace et dans les usines d'ingénierie anglaises, Daimler a étudié en profondeur la technologie avancée de l'époque et, de plus, parlait français et Langues anglaises, a eu accès à une vaste littérature spécialisée. Au début, il était simplement fasciné par le design de la voiture. Puis, comme de nombreux concepteurs, l'idée est née de construire une deuxième, une troisième version de la machine, améliorée sur la base de l'expérience acquise en travaillant sur la précédente, et... de la vendre. C’est là que la demande se découvre et que les considérations commerciales surgissent. C'est le schéma le plus typique. Dans ce cas, le cousin de Daimler, mathématicien et homme politique, homme doté d’une vision large et même de moyens, a aidé l’artisan, même s’il n’était pas lui-même capable de concevoir. Et le « brillant » (comme l'appelaient les biographes) autodidacte Maybach a été aidé par Daimler lui-même.

Mais avant de concevoir et de construire un chariot automoteur, il fallait créer un moteur pour celui-ci.

La biographie officielle d'entreprise (1935) de Daimler dit : « En 1881, Daimler a parcouru la Russie pour se familiariser avec le pétrole sur place ; même alors, les produits pétroliers lui sont apparus comme carburant pour un moteur de transport... 1882 est devenu un tournant ; dans la vie de Daimler. Cette année peut être considérée comme l'année de naissance moteur de voiture, même si le moteur lui-même n’était prêt que l’année prochaine.

Pourquoi Daimler a-t-il eu besoin d'un voyage en Russie pour mettre en œuvre ses plans ? Une usine de distillation du pétrole brut en kérosène fonctionnait déjà en Russie. Le chimiste A. A. Letny a mené des expériences et a prouvé que la distillation du pétrole et de ses résidus à travers des tuyaux en fer chaud produit divers produits, notamment du carburant comme l'essence. Le fioul léger était exactement ce que Daimler recherchait pour un moteur d'équipage : il s'évapore bien, brûle rapidement et complètement et est facile à transporter.

L'un des premiers moteurs de G. Daimler était un moteur à deux cylindres, dit en forme de Y.

Le premier moteur de Daimler était adapté à la fois au transport et à une utilisation stationnaire. Travaillé au gaz et à l'essence. Tous les modèles ultérieurs de Daimler sont conçus exclusivement pour le carburant liquide. Daimler considérait à juste titre le régime moteur élevé, assuré notamment par l'allumage intense du mélange, comme le principal indicateur des performances du moteur dans un véhicule de transport. La vitesse de rotation de l'arbre du moteur Daimler était 4 à 5 fois supérieure à celle des moteurs à gaz, atteignant 450 à 900 tr/min, et la puissance par litre de volume utile était deux fois plus élevée. En conséquence, la masse pourrait être réduite. À ces touches « spécifiques au transport », nous ajoutons un carter moteur fermé (carter), rempli d'huile lubrifiante et protégeant les pièces mobiles de la poussière et de la saleté. Le refroidissement de l'eau de la « chemise » entourant le moteur était facilité par un radiateur à plaques. La manivelle était utilisée pour démarrer le moteur... Il y avait désormais tout le nécessaire pour créer un chariot automoteur léger - une voiture.

La voiture a beaucoup hérité de ses ancêtres. "Une voiture... doit être considérée comme le fils d'une locomotive à vapeur, qui lui a donné une âme, et d'un vélo, qui lui a donné un corps", écrivait de manière figurative l'un des magazines russes en 1902. Le chariot mécanique ne nécessitait aucun dispositif au sol autre que la route pour fonctionner. Contrairement aux voitures hippomobiles, les voitures mécaniques ne nécessitent pas l'application de main d'œuvre pour leur mouvement, à l'exception des petits efforts, semble-t-il, du conducteur pour les contrôler. Nous soulignons que l'idée de la voiture visait initialement clairement à remplacer uniquement une voiture légère à usage personnel. Possibilité de son utilisation pour le fret et la masse transport de passagers a été envisagée plus tard.