Основным типом энергетической установки транспортной и сельскохозяйственной техники на сегодня является поршневой двигатель внутреннего сгорания (ДВС). Эти двигатели отличаются высокой удельной мощностью и экономичностью, компактны, удобны и надёжны в эксплуатации.
Разработка ДВС – результат творческих усилий и труда многих поколений изобретателей и инженеров. Попытки создания ДВС предпринимались с начала 19-века, однако лишь в 1860 г. во Франции изобретателю Ж. Ленуару удалось разработать конструкцию и построить первый работоспособный двухтактный двигатель с использованием светильного газа в качестве топлива с воспламенением рабочей смеси от электрической свечи и золотниковым газораспределением. Несмотря на отсутствие в рабочем цикле предварительного сжатия рабочей смеси его коэффициент полезного действия достигал 4–5 %, как у паровой машины, а компактность и удобство эксплуатации лучше.
Важным этапом совершенствования ДВС было введение в рабочий цикл процесса сжатия, т.е. осуществление четырехтактного цикла. Практическая реализация этой идеи, высказанной ранее в трудах С. Карно, А. Бо де Роша и др., принадлежит немецкому изобретателю Н. Отто. Уже первые образцы четырехтактных газовых двигателей, созданные им в 1876–1878 гг. в Германии, отличались быстроходностью, плавностью работы и уравновешенностью.
Дальнейшее развитие ДВС в 1880-85 гг., в частности, переход на использование более энергоемкого жидкого топлива, связано с разработками П. С. Костовича (Россия), Г. Даймлера, К. Бенца и В. Майбаха (Германия). Только после создания легкого, компактного и относительно мощного бензинового двигателя стало возможным изобретение в 1886 г. первого автомобиля К. Бенцем.
В 1892 немецкий инженер Р. Дизель получил патент на новый способ организации рабочего процесса в ДВС с воспламенением топлива при контакте со сжатым и сильно нагретым воздухом. Первые промышленные образцы двигателя Дизеля, построенные в 1897–1899 гг., работали на сырой нефти, распыление которой происходило при помощи сжатого в компрессоре воздуха. Бескомпрессорный дизель с механическим распылением топлива (прототип современного дизеля) появился в 1901–1904 гг. благодаря изобретению российского инженера Г. В. Тринклера. В последующем двигатели этого типа были названы дизелями в честь создателя и нашли широкое применение на транспорте и в энергетике.
Основоположником теории рабочего процесса ДВС является профессор Московского высшего технического училища В. И. Гриневецкий, развитая в дальнейшем в трудах Е. К. Мазинга, Н. Р. Брилинга, Б. С. Стечкина и др.
В начале 20 века в странах Запада, особенно в США, началось массовое производство автомобилей и их двигателей, в которое весомый вклад внесли талантливые инженеры и организаторы производства Г. Форд, А. Ситроен, Б. Г. Луцкой, Ф. Порше и др. Поточная технология производства на автомобильных заводах Г. Форда и низкая себестоимость продукции в сочетании с надежностью конструкции и удобством эксплуатации обеспечили ему мировое лидерство в автомобильной промышленности.
Современное моторостроение – важная и высокотехнологичная отрасль машиностроения, дальнейшее развитие которой предусматривает повышение топливной экономичности, удельных мощностей, эксплуатационной надёжности ДВС, а также снижение токсичности отработавших газов. Актуальна также разработка альтернативных и возобновляемых источников энергоресурсов для производства моторных топлив, что в определенной степени связано с усложнением конструкции и технической эксплуатации двигателей.
Наряду с ДВС на транспорте используются другие типы энергетических агрегатов (таблица 1).
Таблица 1 – Энергообеспечение различных видов транспорта
№ |
Вид транспорта |
Тип двигателя (по виду энергии) |
1 |
Автомобильный |
-тепловой (ДВС); -электрический; -комбинированный; |
2 |
Железнодорожный |
-тепловой (ДВС); -электрический; |
3 |
Водный |
-тепловой (ДВС); -электрический; |
4 |
Воздушный |
-тепловой (турбинный, реактивный); |
5 |
Промышленный и внутригородской |
-электрический; -тепловой (ДВС); |
6 |
Дорожно-строительные и сельскохозяйственные машины |
-тепловой (ДВС) |