การนำเสนอในหัวข้อ "เครื่องยนต์สันดาปภายใน" การนำเสนอ "เครื่องยนต์สันดาปภายใน" ประวัติความเป็นมาของการสร้างการนำเสนอเครื่องยนต์สันดาปภายใน
การสร้าง..
ประวัติความเป็นมาของการสร้าง
เอเตียน เลอนัวร์ (ค.ศ. 1822-1900)
ขั้นตอนของการพัฒนา ICE:
พ.ศ. 2403 เอเตียนเลอนัวร์ประดิษฐ์เครื่องยนต์แก๊สเบาเครื่องแรก
2405 Alphonse Beau De Rochas เสนอแนวคิดของเครื่องยนต์สี่จังหวะ อย่างไรก็ตาม เขาล้มเหลวในการดำเนินการตามความคิดของเขา
1876 Nikolaus August Otto สร้างเครื่องยนต์สี่จังหวะของ Roche
พ.ศ. 2426 เดมเลอร์เสนอการออกแบบเครื่องยนต์ที่สามารถใช้ได้ทั้งแก๊สและเบนซิน
Karl Benz ได้คิดค้นรถสามล้อขับเคลื่อนด้วยตัวเองโดยใช้เทคโนโลยีของ Daimler
ภายในปี 1920 เครื่องยนต์สันดาปภายในกลายเป็นผู้นำ ทีมงานที่ใช้ไอน้ำและแรงฉุดไฟฟ้ากลายเป็นสิ่งที่หายาก
ออกัส อ็อตโต (ค.ศ. 1832-1891)
คาร์ล เบนซ์
ประวัติความเป็นมาของการสร้าง
รถสามล้อ คิดค้นโดย Karl Benz
หลักการทำงาน
เครื่องยนต์สี่จังหวะ
รอบการทำงานของเครื่องยนต์สันดาปภายในแบบคาร์บูเรเตอร์สี่จังหวะเกิดขึ้นในลูกสูบ 4 จังหวะ (จังหวะ) เช่น ใน 2 รอบของเพลาข้อเหวี่ยง
มี 4 รอบคือ
1 จังหวะ - ไอดี (ส่วนผสมที่ติดไฟได้จากคาร์บูเรเตอร์เข้าสู่กระบอกสูบ)
2 จังหวะ - การบีบอัด (วาล์วปิดและส่วนผสมถูกบีบอัด เมื่อสิ้นสุดการอัด ส่วนผสมจะจุดประกายด้วยไฟฟ้าและการเผาไหม้เชื้อเพลิง)
3 จังหวะ - จังหวะการทำงาน (มีการแปลงความร้อนที่ได้รับจากการเผาไหม้เชื้อเพลิงเป็นงานเครื่องกล)
4 จังหวะ - ปล่อย (ก๊าซไอเสียถูกแทนที่โดยลูกสูบ)
หลักการทำงาน
เครื่องยนต์สองจังหวะ
นอกจากนี้ยังมีเครื่องยนต์สันดาปภายในสองจังหวะ รอบการทำงานของเครื่องยนต์สันดาปภายในแบบสองจังหวะของคาร์บูเรเตอร์นั้นดำเนินการในลูกสูบสองจังหวะหรือในการหมุนเพลาข้อเหวี่ยงหนึ่งครั้ง
1 หน่วยวัด 2 หน่วยวัด
การเผาไหม้ |
|
ในทางปฏิบัติ พลังของเครื่องยนต์สันดาปภายในแบบสองจังหวะของคาร์บูเรเตอร์มักจะไม่เพียงไม่เกินกำลังของสี่จังหวะเท่านั้น แต่ยังต่ำกว่าอีกด้วย นี่เป็นเพราะส่วนสำคัญของจังหวะ (20-35%) ที่ลูกสูบทำด้วยวาล์วเปิด
ประสิทธิภาพของเครื่องยนต์
ประสิทธิภาพของเครื่องยนต์สันดาปภายในต่ำและประมาณ 25% - 40% ประสิทธิภาพที่มีประสิทธิภาพสูงสุดของเครื่องยนต์สันดาปภายในที่ทันสมัยที่สุดคือประมาณ 44% ดังนั้นนักวิทยาศาสตร์หลายคนจึงพยายามเพิ่มประสิทธิภาพรวมทั้งกำลังของเครื่องยนต์
วิธีเพิ่มกำลังเครื่องยนต์:
การใช้เครื่องยนต์หลายสูบ
การใช้เชื้อเพลิงพิเศษ (อัตราส่วนส่วนผสมที่ถูกต้องและประเภทของส่วนผสม)
การเปลี่ยนชิ้นส่วนเครื่องยนต์ (ขนาดชิ้นส่วนที่ถูกต้อง ขึ้นอยู่กับประเภทของเครื่องยนต์)
การกำจัดส่วนหนึ่งของการสูญเสียความร้อนโดยการถ่ายโอนตำแหน่งการเผาไหม้เชื้อเพลิงและความร้อนของของเหลวทำงานภายในกระบอกสูบ
ประสิทธิภาพของเครื่องยนต์
อัตราการบีบอัด
คุณลักษณะที่สำคัญที่สุดประการหนึ่งของเครื่องยนต์คืออัตราส่วนกำลังอัด ซึ่งกำหนดโดย:
eV2V1
โดยที่ V2 และ V1 คือโวลุ่มที่จุดเริ่มต้นและจุดสิ้นสุดของการบีบอัด เมื่ออัตราส่วนการอัดเพิ่มขึ้น อุณหภูมิเริ่มต้นของส่วนผสมที่ติดไฟได้เมื่อสิ้นสุดจังหวะการอัดจะเพิ่มขึ้น ซึ่งทำให้การเผาไหม้สมบูรณ์ยิ่งขึ้น
เครื่องยนต์สันดาปภายในรุ่นต่างๆ
เครื่องยนต์สันดาปภายใน
ส่วนประกอบเครื่องยนต์หลัก
โครงสร้างของตัวแทนที่สดใสของเครื่องยนต์สันดาปภายใน - เครื่องยนต์คาร์บูเรเตอร์
โครงเครื่องยนต์ (ข้อเหวี่ยง, ฝาสูบ, ฝาครอบลูกปืนเพลาข้อเหวี่ยง, อ่างน้ำมัน)
กลไกการเคลื่อนไหว(ลูกสูบ, ก้านสูบ, เพลาข้อเหวี่ยง, มู่เล่)
กลไกการจ่ายก๊าซ(เพลาลูกเบี้ยว ก้านกระทุ้ง ก้านโยก แขนโยก)
ระบบหล่อลื่น (น้ำมัน กรองหยาบ บ่อพัก)
ของเหลว (หม้อน้ำ ของเหลว ฯลฯ)
ระบบระบายความร้อน
อากาศ (พัดด้วยกระแสลม)
ระบบไฟฟ้า (ถังน้ำมันเชื้อเพลิง, ไส้กรองน้ำมันเชื้อเพลิง, คาร์บูเรเตอร์, ปั๊ม)
ส่วนประกอบเครื่องยนต์หลัก
ระบบจุดระเบิด(แหล่งกระแส - เครื่องกำเนิดไฟฟ้าและแบตเตอรี่, เบรกเกอร์ + ตัวเก็บประจุ)
ระบบสตาร์ท (สตาร์ทไฟฟ้า, แหล่งกระแส - แบตเตอรี่, รีโมทคอนโทรล)
ระบบไอดีและไอเสีย(ท่อ กรองอากาศ ท่อไอเสีย)
คาร์บูเรเตอร์เครื่องยนต์
สไลด์ 1
สไลด์2
หลักการทำงาน หลักการทำงานของเครื่องยนต์สันดาปภายในมีพื้นฐานมาจากปืนพกที่คิดค้นโดย Alessandro Volta ในปี 1777 หลักการนี้ประกอบด้วยข้อเท็จจริงที่ว่าแทนที่จะเป็นดินปืน ส่วนผสมของอากาศและก๊าซถ่านหินถูกจุดขึ้นโดยใช้ประกายไฟ ในปี ค.ศ. 1807 ชาวสวิส Isaac de Rivatz ได้รับสิทธิบัตรสำหรับการใช้ส่วนผสมของอากาศและก๊าซถ่านหินในการผลิตพลังงานกล เครื่องยนต์ของมันถูกสร้างขึ้นในรถ ซึ่งประกอบด้วยกระบอกสูบซึ่งเกิดจากการระเบิด ลูกสูบขยับขึ้น และเมื่อเคลื่อนที่ลง มันจะสั่งงานสวิงอาร์ม ในปี 1825 Michael Faraday ได้รับน้ำมันเบนซินจากถ่านหิน ซึ่งเป็นเชื้อเพลิงเหลวชนิดแรกสำหรับเครื่องยนต์สันดาปภายใน จนถึงปี พ.ศ. 2373 มีการผลิตรถยนต์จำนวนมากที่ยังไม่มีเครื่องยนต์สันดาปภายในที่แท้จริง แต่มีเครื่องยนต์ที่ใช้ส่วนผสมของอากาศและก๊าซถ่านหินแทนการใช้ไอน้ำ ปรากฎว่าการแก้ปัญหานี้ไม่ได้ทำให้เกิดข้อได้เปรียบมากนัก ยิ่งกว่านั้น การผลิตเครื่องยนต์ดังกล่าวไม่ปลอดภัย รากฐานสำหรับเครื่องยนต์น้ำหนักเบาและกะทัดรัดถูกวางในปี 1841 โดย Luigi Christophori ชาวอิตาลี ผู้สร้างเครื่องยนต์ที่ทำงานบนหลักการของ "การจุดระเบิดด้วยการอัด" เครื่องยนต์ดังกล่าวมีปั๊มที่จ่ายของเหลวไวไฟ - น้ำมันก๊าด - เป็นเชื้อเพลิง จนถึงปี พ.ศ. 2373 มีการผลิตรถยนต์จำนวนมากที่ยังไม่มีเครื่องยนต์สันดาปภายในที่แท้จริง แต่มีเครื่องยนต์ที่ใช้ส่วนผสมของอากาศและก๊าซถ่านหินแทนการใช้ไอน้ำ ปรากฎว่าการแก้ปัญหานี้ไม่ได้ทำให้เกิดข้อได้เปรียบมากนัก ยิ่งกว่านั้น การผลิตเครื่องยนต์ดังกล่าวไม่ปลอดภัย
สไลด์ 3
การปรากฏตัวของเครื่องยนต์สันดาปภายในเครื่องแรก รากฐานสำหรับการสร้างเครื่องยนต์ขนาดกะทัดรัดและน้ำหนักเบาถูกวางในปี 1841 โดย Luigi Cristoforis ชาวอิตาลี ผู้สร้างเครื่องยนต์ที่ทำงานบนหลักการ "การจุดระเบิดด้วยการบีบอัด" เครื่องยนต์ดังกล่าวมีปั๊มที่จ่ายของเหลวไวไฟ - น้ำมันก๊าด - เป็นเชื้อเพลิง Eugenio Barzanti และ Fetis Mattocci ได้พัฒนาแนวคิดนี้และในปี 1854 ได้เปิดตัวเครื่องยนต์สันดาปภายในที่แท้จริงเป็นครั้งแรก มันวิ่งในลำดับสามจังหวะ (ไม่มีจังหวะการอัด) และระบายความร้อนด้วยน้ำ แม้ว่าจะมีการพิจารณาเชื้อเพลิงประเภทอื่นด้วย แต่พวกเขายังเลือกส่วนผสมของอากาศและก๊าซถ่านหินเป็นเชื้อเพลิงและในขณะเดียวกันก็มีกำลังถึง 5 แรงม้า ในปี พ.ศ. 2401 มีเครื่องยนต์สองสูบอีกตัวปรากฏขึ้นโดยมีกระบอกสูบตรงข้าม ในขณะนั้นชาวฝรั่งเศส เอเตียน เลอนัวร์ ได้เสร็จสิ้นโครงการที่เริ่มต้นโดย Hugon ซึ่งเป็นเพื่อนร่วมชาติของเขาในปี พ.ศ. 2401 ในปี 1860 Lenoir ได้จดสิทธิบัตรเครื่องยนต์สันดาปภายในของเขาเอง ซึ่งต่อมาประสบความสำเร็จในเชิงพาณิชย์อย่างมาก เครื่องยนต์ใช้ก๊าซถ่านหินในโหมดสามจังหวะ ในปี พ.ศ. 2406 พวกเขาพยายามติดตั้งบนรถยนต์ แต่กำลัง 1.5 แรงม้า ที่ 100 รอบต่อนาทีไม่เพียงพอที่จะเคลื่อนที่ ที่งานนิทรรศการระดับโลกในกรุงปารีสในปี พ.ศ. 2410 โรงงานเครื่องยนต์ก๊าซ Deutz ซึ่งก่อตั้งโดยวิศวกร Nicholas Otto และนักอุตสาหกรรม Eugen Langen ได้นำเสนอเครื่องยนต์ตามหลักการของ Barzanti-Mattocci มันเบากว่า สร้างแรงสั่นสะเทือนน้อยลง และในไม่ช้าก็เข้ามาแทนที่เครื่องยนต์เลอนัวร์ การปฏิวัติที่แท้จริงในการพัฒนาเครื่องยนต์สันดาปภายในเกิดขึ้นจากการเปิดตัวเครื่องยนต์สี่จังหวะ ซึ่งได้รับการจดสิทธิบัตรโดยชาวฝรั่งเศส Alphonse Bea de Rocha ในปี 1862 และในที่สุดก็เปลี่ยนเครื่องยนต์ Otto จากการให้บริการในปี 1876
สไลด์ 4
เครื่องยนต์ Wankel เครื่องยนต์สันดาปภายในลูกสูบแบบโรตารี่ (เครื่องยนต์ Wankel) การออกแบบซึ่งพัฒนาขึ้นในปี 2500 โดยวิศวกรเฟลิกซ์วันเคล (F. Wankel ประเทศเยอรมนี) คุณลักษณะของเครื่องยนต์คือการใช้โรเตอร์หมุน (ลูกสูบ) ที่วางอยู่ภายในกระบอกสูบ ซึ่งพื้นผิวนั้นถูกสร้างขึ้นตามอีพิโทรคอยด์ โรเตอร์ที่ติดตั้งอยู่บนเพลานั้นเชื่อมต่อกับล้อเฟืองอย่างแน่นหนา ซึ่งประกอบเข้ากับเฟืองคงที่ โรเตอร์ที่มีล้อเฟืองหมุนรอบเฟืองเหมือนเดิม ในเวลาเดียวกันขอบของมันเลื่อนไปตามพื้นผิว epitrochoidal ของกระบอกสูบและตัดปริมาตรที่แปรผันของห้องในกระบอกสูบ การออกแบบนี้ทำให้รอบ 4 จังหวะสามารถดำเนินการได้โดยไม่ต้องใช้กลไกการจ่ายก๊าซพิเศษ
สไลด์ 5
เครื่องยนต์ไอพ่น ค่อยๆ ทุกปี ความเร็วของยานพาหนะขนส่งเพิ่มขึ้นและต้องการเครื่องยนต์ความร้อนที่ทรงพลังมากขึ้นเรื่อยๆ ยิ่งเครื่องยนต์มีกำลังมากเท่าไร ก็ยิ่งมีขนาดที่ใหญ่ขึ้นเท่านั้น สามารถวางเครื่องยนต์ขนาดใหญ่และหนักไว้บนเรือหรือบนหัวรถจักรดีเซลได้ แต่ก็ไม่เหมาะสำหรับเครื่องบินอีกต่อไป ซึ่งมีน้ำหนักจำกัด จากนั้น แทนที่จะใช้เครื่องยนต์ลูกสูบ เครื่องบินเริ่มติดตั้งเครื่องยนต์ไอพ่น ซึ่งถึงแม้จะมีขนาดเล็ก แต่ก็สามารถพัฒนากำลังมหาศาลได้ เครื่องยนต์ไอพ่นที่ทรงพลังและทรงพลังยิ่งกว่านั้นมาพร้อมกับจรวดด้วยความช่วยเหลือของยานอวกาศดาวเทียมประดิษฐ์ของโลกและยานอวกาศระหว่างดาวเคราะห์ขึ้นสู่ท้องฟ้า ที่เครื่องยนต์ไอพ่น ไอพ่นของเชื้อเพลิงที่เผาไหม้อยู่ในนั้นจะบินออกจากท่อ (หัวฉีด) ด้วยความเร็วสูงและผลักเครื่องบินหรือจรวด ความเร็วของจรวดอวกาศซึ่งติดตั้งเครื่องยนต์ดังกล่าวสามารถเกิน 10 กม. ต่อวินาที!
สไลด์ 6
ดังนั้น เราจึงเห็นว่าเครื่องยนต์สันดาปภายในเป็นกลไกที่ซับซ้อนมาก และฟังก์ชั่นที่เกิดจากการขยายตัวทางความร้อนในเครื่องยนต์สันดาปภายในนั้นไม่ง่ายอย่างที่เห็นในแวบแรก และจะไม่มีเครื่องยนต์สันดาปภายในโดยปราศจากการใช้การขยายตัวทางความร้อนของก๊าซ และเรามั่นใจได้ง่ายในเรื่องนี้โดยการพิจารณารายละเอียดหลักการทำงานของเครื่องยนต์สันดาปภายใน วงจรการทำงาน - งานทั้งหมดของพวกเขาขึ้นอยู่กับการใช้การขยายตัวทางความร้อนของก๊าซ แต่ ICE เป็นเพียงหนึ่งในแอปพลิเคชั่นเฉพาะของการขยายความร้อน และการตัดสินโดยผลประโยชน์ที่การขยายตัวทางความร้อนให้กับผู้คนผ่านเครื่องยนต์สันดาปภายใน เราสามารถตัดสินประโยชน์ของปรากฏการณ์นี้ในด้านอื่น ๆ ของกิจกรรมของมนุษย์ และปล่อยให้ยุคของเครื่องยนต์สันดาปภายในผ่านไปปล่อยให้มีข้อบกพร่องมากมายให้เครื่องยนต์ใหม่ปรากฏขึ้นที่ไม่ก่อให้เกิดมลพิษต่อสิ่งแวดล้อมภายในและไม่ใช้ฟังก์ชั่นการขยายตัวทางความร้อน แต่รุ่นแรกจะเป็นประโยชน์ต่อผู้คนเป็นเวลานานและ ผู้คนในหลายร้อยปีจะตอบสนองด้วยความกรุณาเกี่ยวกับพวกเขา เพราะพวกเขานำมนุษยชาติไปสู่ระดับใหม่ของการพัฒนา และเมื่อผ่านมันไป มนุษยชาติก็สูงขึ้นไปอีก
สไลด์2
เครื่องยนต์สันดาปภายใน (ICE) เป็นเครื่องยนต์ชนิดหนึ่ง ซึ่งเป็นเครื่องยนต์ความร้อนซึ่งพลังงานเคมีของเชื้อเพลิง (โดยปกติคือเชื้อเพลิงไฮโดรคาร์บอนเหลวหรือก๊าซ) ที่เผาไหม้ในพื้นที่ทำงานจะถูกแปลงเป็นงานทางกล แม้ว่าเครื่องยนต์สันดาปภายในจะเป็นเครื่องยนต์ความร้อนที่ไม่สมบูรณ์ (ประสิทธิภาพต่ำ, เสียงสูง, การปล่อยสารพิษ, ทรัพยากรน้อยกว่า) เนื่องจากความเป็นอิสระ (เชื้อเพลิงที่จำเป็นมีพลังงานมากกว่าแบตเตอรี่ไฟฟ้าที่ดีที่สุด) การเผาไหม้ภายใน เครื่องยนต์แพร่หลายมาก เช่น ในการขนส่ง
สไลด์ 3
ประเภทน้ำแข็ง
ลูกสูบโรตารี่
สไลด์ 4
น้ำมัน
ส่วนผสมของเชื้อเพลิงและอากาศถูกเตรียมในคาร์บูเรเตอร์และในท่อร่วมไอดีหรือในท่อร่วมไอดีโดยใช้หัวฉีดสเปรย์ (เครื่องกลหรือไฟฟ้า) หรือโดยตรงในกระบอกสูบโดยใช้หัวฉีดสเปรย์ จากนั้นส่วนผสมจะถูกป้อนเข้าไปในกระบอกสูบ อัดแล้วจุดประกายด้วยประกายไฟเล็ดลอดระหว่างอิเล็กโทรดของเทียน
สไลด์ 5
ดีเซล
น้ำมันดีเซลชนิดพิเศษถูกฉีดเข้าไปในกระบอกสูบที่แรงดันสูง การเผาไหม้ของส่วนผสมเกิดขึ้นภายใต้การกระทำของแรงดันสูงและเป็นผลให้อุณหภูมิในห้อง
สไลด์ 6
แก๊ส
เครื่องยนต์ที่เผาไหม้เป็นเชื้อเพลิงไฮโดรคาร์บอนที่อยู่ในสถานะก๊าซภายใต้สภาวะปกติ: ส่วนผสมของก๊าซเหลว - เก็บไว้ในกระบอกสูบภายใต้แรงดันไออิ่มตัว (สูงสุด 16 atm) เฟสของเหลวที่ระเหยในเครื่องระเหยหรือเฟสไอของส่วนผสมจะค่อยๆ สูญเสียแรงดันในตัวลดก๊าซให้ใกล้เคียงกับความดันบรรยากาศ และถูกดูดโดยเครื่องยนต์เข้าไปในท่อร่วมไอดีผ่านเครื่องผสมอากาศ-แก๊สหรือฉีดเข้าไปในท่อร่วมไอดีโดย หมายถึงหัวฉีดไฟฟ้า การจุดไฟจะดำเนินการโดยใช้ประกายไฟที่กระโดดระหว่างขั้วไฟฟ้าของเทียน ก๊าซธรรมชาติอัด - เก็บไว้ในกระบอกสูบภายใต้แรงดัน 150-200 atm การออกแบบระบบไฟฟ้าคล้ายกับระบบไฟฟ้ากำลังก๊าซเหลว ความแตกต่างคือไม่มีเครื่องระเหย ก๊าซกำเนิด - ก๊าซที่ได้จากการแปลงเชื้อเพลิงแข็งเป็นก๊าซ เป็นเชื้อเพลิงแข็งที่ใช้: ไม้พรุถ่านหิน
สไลด์ 7
ลูกสูบโรตารี่
เนื่องจากการหมุนในห้องเผาไหม้ของโรเตอร์แบบหลายแง่มุม ปริมาตรจึงเกิดขึ้นแบบไดนามิกซึ่งวงจรปกติของเครื่องยนต์สันดาปภายในเกิดขึ้น โครงการ
สไลด์ 8
เครื่องยนต์สันดาปภายในสี่จังหวะ
แผนผังการทำงานของกระบอกสูบเครื่องยนต์สี่จังหวะ Otto cycle ทางเข้า2 การบีบอัด3. รอบการทำงาน 4 ปล่อย
สไลด์ 9
เครื่องยนต์สันดาปภายในแบบโรตารี่
รอบเครื่องยนต์ของ Wankel: ไอดี (สีน้ำเงิน), การบีบอัด (สีเขียว), จังหวะกำลัง (สีแดง), ไอเสีย (สีเหลือง) โรเตอร์ที่มีล้อเฟืองหมุนรอบเฟืองเหมือนเดิม ในเวลาเดียวกัน ขอบของมันเลื่อนไปบนพื้นผิวของกระบอกสูบและตัดปริมาตรที่แปรผันของห้องในกระบอกสูบ
สไลด์ 10
เครื่องยนต์สันดาปภายในสองจังหวะ
วงจรดูเพล็กซ์ ในรอบสองจังหวะ จังหวะการทำงานเกิดขึ้นบ่อยเป็นสองเท่า ไอเสียอัดฉีดเชื้อเพลิงอัดฉีด
สไลด์ 11
หน่วยเพิ่มเติมที่จำเป็นสำหรับเครื่องยนต์สันดาปภายใน
ข้อเสียของเครื่องยนต์สันดาปภายในคือให้กำลังสูงในช่วงรอบเครื่องที่แคบเท่านั้น ดังนั้น คุณลักษณะที่สำคัญของเครื่องยนต์สันดาปภายในคือระบบส่งกำลังและสตาร์ทเตอร์ เฉพาะในบางกรณี (เช่น ในเครื่องบิน) เท่านั้นที่สามารถจ่ายการส่งสัญญาณที่ซับซ้อนได้ นอกจากนี้ เครื่องยนต์สันดาปภายในยังต้องการระบบเชื้อเพลิง (สำหรับการจ่ายส่วนผสมเชื้อเพลิง) และระบบไอเสีย (สำหรับก๊าซไอเสีย)
สไลด์ 12
การสตาร์ทเครื่องยนต์สันดาปภายใน
สตาร์ทไฟฟ้า วิธีที่สะดวกที่สุด เมื่อสตาร์ทเครื่องยนต์จะหมุนด้วยมอเตอร์ไฟฟ้า (ในรูป - แผนภาพการหมุนของมอเตอร์ไฟฟ้าอย่างง่าย) ซึ่งขับเคลื่อนด้วยแบตเตอรี่ (หลังจากสตาร์ทแล้ว แบตเตอรี่จะถูกชาร์จจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่ขับเคลื่อนด้วยเครื่องยนต์หลัก) แต่มีข้อเสียเปรียบที่สำคัญประการหนึ่ง: เพื่อหมุนเพลาข้อเหวี่ยงของเครื่องยนต์ที่เย็น โดยเฉพาะอย่างยิ่งในฤดูหนาว จำเป็นต้องมีกระแสสตาร์ทขนาดใหญ่
เครื่องยนต์สันดาปภายใน (ชื่อย่อของเครื่องยนต์สันดาปภายใน) เป็นเครื่องยนต์ชนิดหนึ่ง ซึ่งเป็นเครื่องยนต์ความร้อนซึ่งพลังงานเคมีของเชื้อเพลิง (โดยปกติคือเชื้อเพลิงไฮโดรคาร์บอนเหลวหรือก๊าซ) ที่เผาไหม้ในพื้นที่ทำงานจะถูกแปลงเป็นงานทางกล แม้ว่าเครื่องยนต์สันดาปภายในจะเป็นเครื่องยนต์ความร้อนที่ค่อนข้างไม่สมบูรณ์ (เสียงสูง การปล่อยสารพิษ ทรัพยากรน้อยกว่า) เนื่องจากความเป็นอิสระของเครื่องยนต์ (เชื้อเพลิงที่จำเป็นมีพลังงานมากกว่าแบตเตอรี่ไฟฟ้าที่ดีที่สุด) เครื่องยนต์สันดาปภายในมีมาก แพร่หลายเช่นในการขนส่ง
ประวัติเครื่องยนต์สันดาปภายใน ในปี ค.ศ. 1799 วิศวกรชาวฝรั่งเศส Philippe Lebon ได้ค้นพบก๊าซแสงสว่าง ในปี ค.ศ. 1799 เขาได้รับสิทธิบัตรสำหรับการใช้และวิธีการรับก๊าซส่องสว่างโดยการกลั่นไม้หรือถ่านหินแบบแห้ง การค้นพบนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการพัฒนาเทคโนโลยีแสงสว่างเป็นหลัก ในไม่ช้าในฝรั่งเศสและในประเทศยุโรปอื่น ๆ ตะเกียงแก๊สก็เริ่มแข่งขันกับเทียนราคาแพงได้สำเร็จ อย่างไรก็ตาม แก๊สแสงสว่างไม่เพียงแต่เหมาะสำหรับให้แสงสว่างเท่านั้น
สิทธิบัตรการออกแบบเครื่องยนต์แก๊ส ในปี ค.ศ. 1801 Le Bon ได้จดสิทธิบัตรสำหรับการออกแบบเครื่องยนต์แก๊ส หลักการทำงานของเครื่องนี้ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติที่รู้จักกันดีของก๊าซที่เขาค้นพบ: ส่วนผสมกับอากาศจะระเบิดเมื่อจุดไฟและปล่อยความร้อนออกมาเป็นจำนวนมาก ผลิตภัณฑ์จากการเผาไหม้ขยายตัวอย่างรวดเร็ว ทำให้เกิดแรงกดดันต่อสิ่งแวดล้อมอย่างมาก ด้วยการสร้างสภาวะที่เหมาะสมจึงเป็นไปได้ที่จะใช้พลังงานที่ปล่อยออกมาเพื่อประโยชน์ของมนุษย์ เครื่องยนต์ Lebon มีคอมเพรสเซอร์สองตัวและห้องผสมหนึ่งห้อง คอมเพรสเซอร์เครื่องหนึ่งควรจะสูบลมอัดเข้าไปในห้อง และอีกเครื่องหนึ่ง - อัดแก๊สเบาจากเครื่องกำเนิดแก๊ส ส่วนผสมของก๊าซและอากาศเข้าไปในกระบอกสูบที่ทำงานซึ่งจุดประกายไฟ เครื่องยนต์เป็นแบบ double-acting นั่นคือห้องทำงานสลับกันทำหน้าที่ทั้งสองด้านของลูกสูบ ในสาระสำคัญ Lebon หล่อเลี้ยงแนวคิดของเครื่องยนต์สันดาปภายใน แต่ในปี 1804 เขาเสียชีวิตก่อนที่เขาจะนำสิ่งประดิษฐ์ของเขาไปสู่ชีวิต
ฌอง เอเตียน เลอนัวร์ ในปีต่อๆ มา นักประดิษฐ์หลายคนจากประเทศต่างๆ พยายามสร้างเครื่องยนต์ที่ใช้การได้โดยใช้แก๊สเบา อย่างไรก็ตาม ความพยายามทั้งหมดเหล่านี้ไม่ได้นำไปสู่การปรากฏตัวในตลาดของเครื่องยนต์ที่สามารถแข่งขันกับเครื่องยนต์ไอน้ำได้สำเร็จ เกียรติของการสร้างเครื่องยนต์สันดาปภายในที่ประสบความสำเร็จในเชิงพาณิชย์เป็นของวิศวกรชาวเบลเยียม Jean Etienne Lenoir ขณะทำงานที่โรงงานชุบโลหะด้วยไฟฟ้า Lenoir ได้เกิดแนวคิดว่าส่วนผสมของอากาศและเชื้อเพลิงในเครื่องยนต์แก๊สสามารถจุดประกายด้วยไฟฟ้าได้ และตัดสินใจสร้างเครื่องยนต์ตามแนวคิดนี้ เลอนัวร์ไม่ประสบความสำเร็จในทันที หลังจากที่สามารถผลิตชิ้นส่วนทั้งหมดและประกอบเครื่องจักรได้แล้ว ก็ทำงานได้ค่อนข้างน้อยและหยุดทำงาน เนื่องจากลูกสูบร้อนขึ้นและติดขัดในกระบอกสูบ Lenoir ปรับปรุงเครื่องยนต์ของเขาโดยคิดถึงระบบระบายความร้อนด้วยน้ำ อย่างไรก็ตาม การพยายามสตาร์ทครั้งที่สองก็จบลงด้วยความล้มเหลวเนื่องจากจังหวะลูกสูบไม่ดี Lenoir เสริมการออกแบบของเขาด้วยระบบหล่อลื่น จากนั้นเครื่องยนต์ก็เริ่มทำงาน
August Otto ในปี พ.ศ. 2407 มีการผลิตเครื่องยนต์เหล่านี้มากกว่า 300 เครื่องที่มีความสามารถต่างๆ เมื่อร่ำรวยขึ้น Lenoir ก็หยุดพัฒนารถของเขา และสิ่งนี้ได้กำหนดชะตากรรมของเธอไว้ล่วงหน้า เธอถูกบังคับให้ออกจากตลาดโดยเครื่องยนต์ที่ล้ำหน้ากว่าซึ่งสร้างโดย August Otto นักประดิษฐ์ชาวเยอรมัน ในปีพ.ศ. 2407 เขาได้รับสิทธิบัตรสำหรับโมเดลเครื่องยนต์แก๊สของเขา และในปีเดียวกันนั้นก็ได้ทำข้อตกลงกับวิศวกรผู้มั่งคั่ง Langen เพื่อใช้ประโยชน์จากการประดิษฐ์นี้ ในไม่ช้า บริษัท "Otto and Company" ก็ถูกสร้างขึ้น เมื่อมองแวบแรก เครื่องยนต์ Otto แสดงถึงการถอยหลังหนึ่งก้าวจากเครื่องยนต์ Lenoir กระบอกสูบเป็นแนวตั้ง เพลาหมุนถูกวางไว้เหนือกระบอกสูบที่ด้านข้าง ตามแกนของลูกสูบมีรางที่เชื่อมต่อกับเพลาติดอยู่ เครื่องยนต์ทำงานดังนี้ เพลาที่หมุนได้ยกลูกสูบขึ้น 1/10 ของความสูงของกระบอกสูบ อันเป็นผลมาจากการที่พื้นที่หายากก่อตัวขึ้นภายใต้ลูกสูบและส่วนผสมของอากาศและก๊าซถูกดูดเข้าไป ส่วนผสมก็ติดไฟ ทั้ง Otto และ Langen ไม่มีความรู้เพียงพอเกี่ยวกับวิศวกรรมไฟฟ้าและละทิ้งการจุดระเบิดด้วยไฟฟ้า พวกเขาจุดไฟด้วยเปลวไฟผ่านท่อ ระหว่างการระเบิด ความดันใต้ลูกสูบเพิ่มขึ้นเป็นประมาณ 4 atm ภายใต้การกระทำของความดันนี้ ลูกสูบเพิ่มขึ้น ปริมาตรของก๊าซเพิ่มขึ้น และความดันลดลง เมื่อยกลูกสูบขึ้น กลไกพิเศษจะถอดรางออกจากเพลา ลูกสูบซึ่งอยู่ภายใต้แรงดันแก๊สก่อนแล้วจึงเพิ่มขึ้นด้วยความเฉื่อยจนเกิดสุญญากาศขึ้น ดังนั้นพลังงานของเชื้อเพลิงที่เผาไหม้จึงถูกใช้ในเครื่องยนต์ที่มีความสมบูรณ์สูงสุด นี่คือการค้นพบดั้งเดิมหลักของอ็อตโต จังหวะการทำงานที่ลดลงของลูกสูบเริ่มขึ้นภายใต้อิทธิพลของความดันบรรยากาศ และหลังจากที่ความดันในกระบอกสูบถึงความดันบรรยากาศ วาล์วไอเสียก็เปิดออก และลูกสูบจะแทนที่ก๊าซไอเสียด้วยมวลของมัน เนื่องจากการขยายตัวของผลิตภัณฑ์การเผาไหม้ที่สมบูรณ์ยิ่งขึ้น ประสิทธิภาพของเครื่องยนต์นี้จึงสูงกว่าประสิทธิภาพของเครื่องยนต์ Lenoir อย่างมีนัยสำคัญและถึง 15% นั่นคือเกินประสิทธิภาพของเครื่องยนต์ไอน้ำที่ดีที่สุดในเวลานั้น
เนื่องจากเครื่องยนต์ Otto มีประสิทธิภาพมากกว่าเครื่องยนต์ Lenoir เกือบห้าเท่า จึงเป็นที่ต้องการอย่างมากในทันที ในปีถัดมามีการผลิตประมาณห้าพันตัว อ็อตโตทำงานอย่างหนักเพื่อปรับปรุงการออกแบบของพวกเขา ในไม่ช้าแร็คเกียร์ก็ถูกแทนที่ด้วยเฟืองข้อเหวี่ยง แต่สิ่งประดิษฐ์ที่สำคัญที่สุดของเขาเกิดขึ้นในปี พ.ศ. 2420 เมื่ออ็อตโตจดสิทธิบัตรสำหรับเครื่องยนต์สี่จังหวะใหม่ วัฏจักรนี้ยังคงรองรับการทำงานของเครื่องยนต์ก๊าซและเบนซินส่วนใหญ่มาจนถึงทุกวันนี้ ในปีถัดมา เครื่องยนต์ใหม่ได้ถูกนำไปผลิตแล้ว รอบสี่จังหวะเป็นความสำเร็จทางเทคนิคที่ยิ่งใหญ่ที่สุดของอ็อตโต แต่ในไม่ช้ามันก็กลายเป็นว่าเมื่อไม่กี่ปีก่อนการประดิษฐ์ของเขา วิศวกรชาวฝรั่งเศส Beau de Roche อธิบายหลักการเดียวกันนี้ทุกประการของการทำงานของเครื่องยนต์ นักอุตสาหกรรมชาวฝรั่งเศสกลุ่มหนึ่งท้าทายสิทธิบัตรของอ็อตโตในศาล ศาลพิจารณาข้อโต้แย้งของพวกเขาโน้มน้าวใจ สิทธิของอ็อตโตภายใต้สิทธิบัตรของเขาลดลงอย่างมาก รวมถึงการถอนการผูกขาดของเขาในวงจรสี่จังหวะ แม้ว่าคู่แข่งจะเปิดตัวการผลิตเครื่องยนต์สี่จังหวะ แต่รุ่น Otto นั้นได้ผลการผลิตเป็นเวลาหลายปีก็ยังดีที่สุด และความต้องการไม่ได้หยุดนิ่ง ภายในปี พ.ศ. 2440 มีการผลิตเครื่องยนต์เหล่านี้ประมาณ 42,000 เครื่องที่มีความสามารถหลากหลาย อย่างไรก็ตาม การใช้ก๊าซเบาเป็นเชื้อเพลิงทำให้เครื่องยนต์สันดาปภายในเครื่องแรกแคบลงอย่างมาก จำนวนโรงไฟและก๊าซไม่มีนัยสำคัญแม้แต่ในยุโรปและในรัสเซียมีเพียงสองแห่งในมอสโกและเซนต์ปีเตอร์สเบิร์ก
การค้นหาเชื้อเพลิงใหม่ ดังนั้นการค้นหาเชื้อเพลิงใหม่สำหรับเครื่องยนต์สันดาปภายในไม่ได้หยุดลง นักประดิษฐ์บางคนพยายามใช้ไอน้ำมันเชื้อเพลิงเหลวเป็นก๊าซ ย้อนกลับไปในปี พ.ศ. 2415 American Brighton ได้พยายามใช้น้ำมันก๊าดในฐานะนี้ อย่างไรก็ตามน้ำมันก๊าดไม่ระเหยได้ดีและไบรตันก็เปลี่ยนไปใช้ผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียมที่เบากว่า - น้ำมันเบนซิน แต่เพื่อให้เครื่องยนต์เชื้อเพลิงเหลวสามารถแข่งขันกับเครื่องยนต์แก๊สได้สำเร็จ จำเป็นต้องสร้างอุปกรณ์พิเศษสำหรับการระเหยน้ำมันเบนซินและรับส่วนผสมที่ติดไฟได้กับอากาศ ไบรตันในปี พ.ศ. 2415 ได้คิดค้นหนึ่งในคาร์บูเรเตอร์ "ระเหย" ตัวแรก แต่เขาไม่ได้ทำงานอย่างน่าพอใจ
เครื่องยนต์เบนซิน เครื่องยนต์เบนซินที่ใช้การได้ไม่ปรากฏจนกระทั่งสิบปีต่อมา มันถูกคิดค้นโดย Julius Daimler วิศวกรชาวเยอรมัน เป็นเวลาหลายปีที่เขาทำงานให้กับบริษัท Otto และเป็นสมาชิกคณะกรรมการบริษัท ในช่วงต้นทศวรรษ 80 เขาเสนอโครงการเครื่องยนต์เบนซินขนาดกะทัดรัดที่สามารถนำมาใช้ในการขนส่งแก่เจ้านายของเขา อ็อตโตตอบโต้อย่างเย็นชาต่อข้อเสนอของเดมเลอร์ จากนั้นเดมเลอร์และวิลเฮล์ม มายบัค เพื่อนของเขาตัดสินใจตัดสินใจอย่างกล้าหาญในปี 2425 พวกเขาออกจากบริษัทอ็อตโต เข้าซื้อโรงงานเล็กๆ ใกล้เมืองชตุทท์การ์ท และเริ่มทำงานในโครงการของพวกเขา ปัญหาที่ Daimler และ Maybach เผชิญอยู่นั้นไม่ใช่เรื่องง่าย พวกเขาตัดสินใจที่จะสร้างเครื่องยนต์ที่ไม่ต้องใช้เครื่องกำเนิดแก๊ส ซึ่งจะเบาและกะทัดรัดมาก แต่ในขณะเดียวกันก็มีกำลังมากพอที่จะเคลื่อนย้ายลูกเรือได้ เดมเลอร์คาดว่าจะเพิ่มกำลังโดยการเพิ่มความเร็วของเพลา แต่สำหรับสิ่งนี้ จำเป็นต้องแน่ใจว่าความถี่ในการจุดระเบิดของส่วนผสมนั้นจำเป็น ในปี พ.ศ. 2426 เครื่องยนต์เบนซินเครื่องแรกถูกสร้างขึ้นด้วยการจุดระเบิดจากท่อกลวงร้อนที่เปิดเข้าไปในกระบอกสูบ เครื่องยนต์เบนซินรุ่นแรกมีไว้สำหรับการติดตั้งแบบอยู่กับที่ทางอุตสาหกรรม
กระบวนการระเหยของเชื้อเพลิงเหลวในเครื่องยนต์เบนซินเครื่องแรกยังคงเป็นที่ต้องการอย่างมาก ดังนั้นการประดิษฐ์คาร์บูเรเตอร์จึงเป็นการปฏิวัติการสร้างเครื่องยนต์อย่างแท้จริง ผู้สร้างคือ Donat Banki วิศวกรชาวฮังการี ในปีพ.ศ. 2436 เขาได้จดสิทธิบัตรสำหรับเจ็ทคาร์บู ซึ่งเป็นต้นแบบของคาร์บูเรเตอร์สมัยใหม่ทั้งหมด ต่างจากรุ่นก่อนๆ ของเขา Banki เสนอว่าจะไม่ระเหยน้ำมันเบนซิน แต่ให้พ่นสเปรย์ขึ้นไปในอากาศอย่างประณีต สิ่งนี้ทำให้มั่นใจได้ถึงการกระจายตัวที่สม่ำเสมอเหนือกระบอกสูบ และการระเหยเองก็เกิดขึ้นแล้วในกระบอกสูบภายใต้การกระทำของความร้อนอัด เพื่อให้แน่ใจว่ามีการแยกตัวเป็นละออง กระแสลมดูดน้ำมันเบนซินผ่านไอพ่นวัดแสง และความคงตัวขององค์ประกอบของส่วนผสมทำได้โดยการรักษาระดับน้ำมันเบนซินให้คงที่ในคาร์บูเรเตอร์ เครื่องบินไอพ่นถูกสร้างขึ้นในรูปแบบของรูอย่างน้อยหนึ่งรูในท่อ ซึ่งตั้งฉากกับการไหลของอากาศ เพื่อรักษาแรงดันนั้น ได้มีการจัดหาถังขนาดเล็กที่มีการลอยตัว ซึ่งรักษาระดับไว้ที่ความสูงที่กำหนด เพื่อให้ปริมาณน้ำมันเบนซินที่ดูดเข้าไปได้สัดส่วนกับปริมาณของอากาศที่เข้ามา เครื่องยนต์สันดาปภายในเครื่องแรกเป็นแบบสูบเดียว และเพื่อเพิ่มกำลังของเครื่องยนต์ ปริมาตรของกระบอกสูบจึงมักจะเพิ่มขึ้น จากนั้นพวกเขาก็เริ่มบรรลุเป้าหมายนี้โดยการเพิ่มจำนวนกระบอกสูบ ในตอนท้ายของศตวรรษที่ 19 เครื่องยนต์สองสูบปรากฏขึ้นและตั้งแต่ต้นศตวรรษที่ 20 เครื่องยนต์สี่สูบเริ่มแพร่กระจาย
ส่วนประกอบ เครื่องยนต์ลูกสูบ ห้องเผาไหม้เป็นกระบอกสูบ ซึ่งพลังงานเคมีของเชื้อเพลิงจะถูกแปลงเป็นพลังงานกล ซึ่งจะถูกแปลงจากการเคลื่อนที่แบบลูกสูบของลูกสูบเป็นการเคลื่อนที่แบบหมุนโดยใช้กลไกข้อเหวี่ยง ตามประเภทของเชื้อเพลิงที่ใช้จะแบ่งออกเป็น: น้ำมันเบนซินผสมอากาศเตรียมในคาร์บูเรเตอร์และจากนั้นในท่อร่วมไอดีหรือในท่อร่วมไอดีโดยใช้หัวฉีด (เครื่องกลหรือไฟฟ้า) หรือโดยตรงในกระบอกสูบโดยใช้ หัวฉีดสเปรย์ จากนั้นส่วนผสมจะถูกป้อนเข้าไปในกระบอกสูบ บีบอัดแล้วจุดประกายด้วยประกายไฟที่กระโดดไปมาระหว่างขั้วไฟฟ้าของเทียนไข เชื้อเพลิงดีเซลชนิดพิเศษของดีเซลถูกฉีดเข้าไปในกระบอกสูบภายใต้แรงดันสูง ส่วนผสมที่ติดไฟได้จะเกิดขึ้น (และเผาไหม้ออกทันที) ในกระบอกสูบโดยตรงเมื่อฉีดเชื้อเพลิงส่วนหนึ่ง ส่วนผสมจะจุดประกายโดยอุณหภูมิสูงของอากาศอัดในกระบอกสูบ
เครื่องยนต์แก๊สที่เผาไหม้เป็นเชื้อเพลิงไฮโดรคาร์บอนที่อยู่ในสถานะก๊าซภายใต้สภาวะปกติ: ของผสมของก๊าซเหลวจะถูกเก็บไว้ในกระบอกสูบภายใต้แรงดันไออิ่มตัว (สูงสุด 16 atm) เฟสของเหลวที่ระเหยในเครื่องระเหยหรือเฟสไอของส่วนผสมจะค่อยๆ สูญเสียแรงดันในตัวลดก๊าซให้ใกล้เคียงกับความดันบรรยากาศ และถูกดูดโดยเครื่องยนต์เข้าไปในท่อร่วมไอดีผ่านเครื่องผสมอากาศ-แก๊สหรือฉีดเข้าไปในท่อร่วมไอดีโดย หมายถึงหัวฉีดไฟฟ้า การจุดไฟจะดำเนินการโดยใช้ประกายไฟที่กระโดดระหว่างขั้วไฟฟ้าของเทียน ก๊าซธรรมชาติอัดถูกเก็บไว้ในกระบอกสูบภายใต้แรงดัน atm การออกแบบระบบไฟฟ้าคล้ายกับระบบไฟฟ้ากำลังก๊าซเหลว ความแตกต่างคือไม่มีเครื่องระเหย ผู้ผลิตก๊าซเป็นก๊าซที่ได้จากการแปลงเชื้อเพลิงแข็งเป็นก๊าซ เนื่องจากมีการใช้เชื้อเพลิงแข็ง:
CoalPeatWood แก๊ส-ดีเซล ส่วนหลักของเชื้อเพลิงถูกเตรียมเช่นเดียวกับในเครื่องยนต์แก๊สชนิดต่างๆ แต่ไม่ได้จุดไฟด้วยเทียนไฟฟ้า แต่โดยส่วนจุดระเบิดของเชื้อเพลิงดีเซลที่ฉีดเข้าไปในกระบอกสูบเหมือนกับเครื่องยนต์ดีเซล ลูกสูบโรตารี เครื่องยนต์สันดาปภายในแบบรวม เครื่องยนต์สันดาปภายในซึ่งเป็นส่วนผสมของลูกสูบ (ลูกสูบหมุน) และเครื่องใบพัด (กังหัน คอมเพรสเซอร์) ซึ่งเครื่องทั้งสองเครื่องมีส่วนร่วมในการดำเนินการตามกระบวนการทำงาน ตัวอย่างของเครื่องยนต์สันดาปภายในแบบผสมผสานคือเครื่องยนต์ลูกสูบที่มีการเพิ่มกังหันก๊าซ (เทอร์โบ) RCV เป็นเครื่องยนต์สันดาปภายในซึ่งใช้ระบบจ่ายก๊าซเนื่องจากการหมุนของกระบอกสูบ กระบอกสูบทำการเคลื่อนที่แบบหมุนสลับกันผ่านท่อทางเข้าและทางออก ขณะที่ลูกสูบทำการเคลื่อนที่แบบลูกสูบ
หน่วยเพิ่มเติมที่จำเป็นสำหรับเครื่องยนต์สันดาปภายใน ข้อเสียของเครื่องยนต์สันดาปภายในคือมันผลิตกำลังสูงในช่วงรอบที่แคบเท่านั้น ดังนั้น คุณลักษณะที่สำคัญของเครื่องยนต์สันดาปภายในคือระบบส่งกำลังและสตาร์ทเตอร์ เฉพาะในบางกรณี (เช่น ในเครื่องบิน) เท่านั้นที่สามารถจ่ายการส่งสัญญาณที่ซับซ้อนได้ แนวคิดของรถยนต์ไฮบริดกำลังค่อยๆ พิชิตโลก ซึ่งเครื่องยนต์จะทำงานในโหมดที่เหมาะสมที่สุดเสมอ นอกจากนี้ เครื่องยนต์สันดาปภายในยังต้องการระบบเชื้อเพลิง (สำหรับการจ่ายส่วนผสมเชื้อเพลิง) และระบบไอเสีย (สำหรับก๊าซไอเสีย)
