§ 16. Теплові двигуни. Двигун внутрішнього згоряння

ПРИНЦИП ДІЇ ТЕПЛОВИХ ДВИГУНІВ. Теплові машини, використовувані для різних цілей, мають різноманітну конструкцію. Але незалежно від цього за призначенням вони поділяються на два основних типи: теплові двигуни та холодильні установки. Усі теплові двигуни виконують одне й те саме завдання: забезпечують перетворення внутрішньої енергії в механічну. Холодильні установки використовують для того, аби за рахунок виконання роботи (наприклад, двигуном холодильника) відбирати певну кількість теплоти від холодного тіла й підтримувати його низьку температуру.

В основу роботи теплового двигуна покладено принцип перетворення внутрішньої енергії в механічну роботу, з яким ви ознайомилися в попередньому параграфі.

Тепловий двигун — пристрій, у якому отримана під час згоряння палива енергія, перетворюється в механічну енергію.

За допомогою передавального механізму цю енергію отримує робоче тіло й виконується механічна робота. Найпоширенішими, зокрема на транспорті, є поршневі теплові двигуни, в яких нагрітий газ тисне на поршень та переміщує його в циліндрі.

У поршневих теплових двигунах використовується здатність нагрітого газу (або пари) під час розширення виконувати роботу.

Конструкція теплових двигунів забезпечує передавання енергії, що виділяється під час згоряння палива або внаслідок ядерних реакцій, шляхом теплообміну до деякого газу (наприклад, пари в парових машинах). Нагрітий газ розширюється, він виконує роботу проти зовнішніх сил і зумовлює рух того чи іншого механізму.

Рис. 16.1. Одна з перших машин із тепловим поршневим двигуном

Поршневі двигуни, в яких використовувався процес перетворення внутрішньої енергії стиснутого газу в механічну енергію рухомого колеса, стали першими тепловими двигунами, сконструйованими людиною (рис. 16.1). Теплові поршневі двигуни встановлювалися на парових потягах, пароплавах, парових молотарках тощо.

ДВИГУН ВНУТРІШНЬОГО ЗГОРЯННЯ. Під час створення теплових поршневих двигунів доводилося розв’язувати проблеми, пов’язані із забезпеченням отримання нагрітого та стиснутого газу (пари), почерговим та своєчасним (для певного положення поршня) введенням газу в циліндр, своєчасним виведенням газу з циліндра та підготовкою до наступного циклу роботи.

Наприклад, для нагрівання робочого тіла (пари) до високої температури потрібно передбачити окремий пристрій, скажімо, паровий котел, який є досить громіздким. Тому в сучасній техніці використовують теплові двигуни, де нагрівання робочого тіла здійснюється безпосередньо всередині камери згоряння.

Двигун внутрішнього згоряння — теплова машина, що в ній як робоче тіло використовуються гази високої температури, які утворюються під час згоряння рідкого або газоподібного палива безпосередньо всередині поршневого двигуна.

У поршневих двигунах внутрішнього згоряння застосовується один із найпростіших способів перетворення внутрішньої енергії хімічного палива в механічну енергію. Робоче тіло (суміш повітря та хімічного палива) нагрівається внаслідок хімічної реакції горіння, що відбувається в циліндрі двигуна.

Розглянемо будову та принцип дії поршневого двигуна внутрішнього згоряння (рис. 16.2). Його основними елементами є: циліндр 1, у якому переміщується поршень 2, поршень з допомогою шатуна 3 з’єднаний з колінчатим валом 4. У верхню частину циліндра вмонтовано два клапани 5 і 6, які в процесі роботи двигуна періодично відкриваються і закриваються. Клапан 5 називають впускним. При його відкриванні в циліндр двигуна надходить порція горючої суміші, яка після закриття клапана запалюється за допомогою свічки запалення 7. Клапан 6 називають випускним. Через нього відпрацьована робоча суміш видаляється з циліндра. Щоб клапан не спрацьовував самовільно, він утримується пружиною 10. Колінчатий вал містить маховик 11 і через систему зубчатих передач 9 з’єднується з розподільчим валом 8 та стартером 12.

Рис. 16.2. Будова поршневого двигуна внутрішнього згоряння

У циліндрі двигуна при згорянні палива повітря нагрівається до 1600—1800 °С. Тиск газів на поршень при цьому різко зростає, що спричиняє його поступальний рух. Рухомий поршень зумовлює обертання колінчастого вала й системи зубчатих передач, передаючи механічну енергію механізмам (станкам, на колеса автомобіля тощо), які, у свою чергу, виконують механічну роботу.

Крайні положення поршня в циліндрі називають мертвими точками. Відстань, яку проходить поршень, рухаючись між верхньою і нижньою мертвими точками, називають ходом поршня.

Один робочий цикл у двигуні відбувається за 4 такти (ходи поршня), які отримали такі назви: впуск робочої суміші, стискання, робочий хід, випуск відпрацьованих газів (рис. 16.3). Тому ці двигуни називають чотиритактними.

Рис. 16.3. Робочий цикл чотиритактного двигуна внутрішнього згоряння

Етьєн Ленуар (1822—1900)

Французький винахідник першого поршневого двигуна внутрішнього згоряння

За повний цикл роботи чотиритактного двигуна внутрішнього згоряння здійснюється тільки один робочий такт — робочий хід, інші такти є підготовчими. Тобто самостійно розпочати роботу такий двигун не може. Вал двигуна потрібно розкрутити, для чого використовується стартер.

Перший поршневий двигун внутрішнього згоряння винайшов у 1860 р. французький інженер Е. Ленуар. Автомобіль із газовим двигуном його конструкції проїхав відстань 9 км від Парижа до Жонвіль-ле-Пон за 3 години.

У 1877 р. німецький інженер та винахідник Н. Отто запатентував чотиритактний двигун внутрішнього згоряння, який упродовж наступних десяти років був випущений у кількості 30 000 штук. Цей двигун є основою сучасного автомобільного транспорту. Поршневі двигуни внутрішнього згоряння зазвичай працюють на бензині або природному газі. Вони встановлюються на автомобілях та іншому автотранспорті (рис. 16.4).

Компактні двотактні поршневі двигуни внутрішнього згоряння встановлюють, наприклад, на мотокосарках та бензопилах (рис. 16.5).

У сучасній техніці широко застосовуються двигуни внутрішнього згоряння, які працюють на важчих типах рідкого палива (гас, нафта тощо). Такі двигуни отримали назву дизельних за ім’ям німецького інженера-винахідника Р. Дизеля, який у 1897 р. сконструював перший двигун потужністю 20 кінських сил. З 1898 р. розпочалися промислове виробництво і використання дизельних двигунів.

Рис. 16.4. Автомобільний двигун внутрішнього згоряння

Рис. 16.5. Компактні двигуни внутрішнього згоряння встановлюють на різноманітних механізмах

Важливою конструктивною особливістю дизельного двигуна є відсутність свічки запалювання. Робоча суміш пального та повітря нагрівається при швидкому стисканні й займається. Робочий хід і випуск спрацьованих газів дизельного двигуна відбуваються так само, як і бензинового чи газового (карбюраторного двигуна). Дизельні двигуни, як правило, потужніші та масивніші, тому їх встановлюють на тракторах, автомобілях-тягачах. Нині сконструйовано компактні дизельні двигуни для легкових автомобілів.

Відпрацьовані гази випускаються з двигунів внутрішнього згоряння при температурі 500—600 °С. Достатньо висока температура газу на виході знижує ККД двигунів. ККД карбюраторних двигунів досягає 20—25 %, а дизельних — 30—36 %.

Головне в цьому параграфі

Тепловий двигун — пристрій, у якому отримана під час згоряння палива енергія, перетворюється в механічну енергію.

Двигун внутрішнього згоряння — теплова машина, що в ній як робоче тіло використовуються гази високої температури, які утворюються під час згоряння рідкого чи газоподібного палива безпосередньо всередині поршневого двигуна або газової турбіни.

Один робочий цикл у чотиритактних двигунах відбувається за 4 такти (ходи поршня): впуск робочої суміші, стискання, робочий хід, випуск відпрацьованих газів.

ККД карбюраторних двигунів досягає 20—25 %, а дизельних — 30—36 %.

Запитання для самоперевірки

• 1. Що називають тепловим двигуном?
• 2. Наведіть приклади використання теплових двигунів у техніці.
• 3. Які теплові машини називають двигунами внутрішнього згоряння?
• 4. Які основні відмінності двигунів внутрішнього згоряння від інших теплових двигунів?
• 5. Які фізичні явища відбуваються в кожному такті робочого циклу чотиритактного двигуна внутрішнього згоряння?
• 6. Чому в техніці набули широкого використання чотиритактні двигуни внутрішнього згоряння?
• 7. Які особливості має дизельний двигун внутрішнього згоряння?

Домашній експеримент

За технічними характеристиками двигуна автомобіля ваших батьків або автомобіля батьків ваших друзів, вказаними виробником (потужність, витрати палива на 100 км шляху за відповідної середньої швидкості), визначте ККД двигуна. За можливості спробуйте розрахувати ККД двигуна експериментально, зафіксувавши витрати палива під час поїздки, відстань та час поїздки. Порівняйте отримані значення. Технічні характеристики автомобіля відповідної марки можна знайти за допомогою пошукових систем на сайті виробника.

Вправа до § 16

• 1(c). Поясніть, чому на сучасних транспортних засобах використовують теплові двигуни внутрішнього згоряння.
• 2(c). У потужних двигунах внутрішнього згоряння застосовують водяне охолодження, а не повітряне. Поясніть, чому.
• З(д). Обчисліть масу бензину, яку витрачає за годину двигун мотоцикла, що розвиває потужність 6 кВт, якщо його ККД дорівнює 15 %.
• 4(в). Визначте потужність двигуна автомобіля, якщо витрати бензину становлять 38 л на 100 км шляху за умови, що середня швидкість руху дорівнює 35 км/год. ККД двигуна 22,5 %.

ЯКІ Є ТИПИ ТЕПЛОВИХ ДВИГУНІВ ТА ДЕ ЇХ ВИКОРИСТОВУЮТЬ?

Ви щойно ознайомилися з принципом дії та будовою поршневого двигуна внутрішнього згоряння. У сучасній авіаційній та космічній техніці використовують реактивні й газореактивні двигуни, в яких робоче тіло нагрівається безпосередньо всередині камери згоряння. Тому ці безпоршневі двигуни також належать до типу двигунів внутрішнього згоряння.

У камері згоряння такого двигуна внаслідок взаємодії рідкого або твердого ракетного палива та окиснювача (як паливо може використовуватися зріджений водень, а як окиснювач — кисень) утворюється суміш із високим тиском та температурою, яка зі значною швидкістю витікає із сопла. Реактивна сила, що діє на сопло, рухає двигун у напрямі, протилежному до напряму витікання газової суміші. У реактивному двигуні внутрішня енергія палива безпосередньо перетворюється в енергію рухомого апарату. Реактивні двигуни використовують у ракетах і реактивних літаках.

Українські вчені та дослідники зробили вагомий внесок у розвиток реактивної техніки. Так, конструктором одного з перших серійних реактивних двигунів був талановитий вітчизняний інженер-конструктор В. П. Глушко (рис. 16.5).

В. П. Глушко (1908—1989)

Видатний український конструктор реактивних двигунів

Україна як одна з провідних космічних держав світу має повний цикл виробництва сучасних реактивних двигунів. На виробничому об’єднанні «Південний машинобудівний завод імені О. М. Макарова» (ПІВДЕНМАШ) у м. Дніпропетровську розробляють і виготовляють усі основні комплектуючі деталі та вузли реактивних систем, які збираються та випробовуються на унікальній виробничій базі (рис. 16.6).

Парові та газові турбіни теж є тепловими двигунами. Їхній принцип дії, так само, як і всіх інших теплових машин, полягає в перетворенні теплової енергії в механічну: внутрішня енергія пари перетворюється в механічну енергію обертання лопатей турбіни.

Конструкцію парової турбіни запропонував у 1882 р. шведський учений Г. Лаваль. Промислові паросилові установки складаються з парової турбіни, з’єднаної з ротором генератора електричного струму. Основною робочою частиною парової турбіни є вал 1, на якому закріплено диски 3 з лопатями 4 (рис. 16.7).

Рис. 16.5. Реактивний двигун РД-108 конструкції В. П. Глушка для ракети-носія Р-7 С. П. Корольова

Рис. 16.6. Сучасні реактивні двигуни вітчизняного виробництва використовуються для запуску космічних апаратів багатьох країн світу

Через паропровід 2 струмини пари з великою швидкістю спрямовуються на лопаті й обертають ротор турбіни. Через вихідний паропровід 5 відпрацьована пара виводиться з турбіни. Внутрішня енергія пари перетворюється в механічну енергію обертання її ротора. Принцип дії парової турбіни ґрунтується на явищі, при якому гарячий газ (пара) розширюється під час виходу із сопла й, виконуючи механічну роботу, охолоджується.

Рис. 16.7. Схема промислової парової турбіни

Конструкції парових турбін постійно вдосконалюються, але, незважаючи на це, їхній ККД не перевищує 40 %. Основні втрати енергії в паровій турбіні виникають унаслідок неповного використання внутрішньої енергії пари. Пара, яка залишає парову турбіну, є досить гарячою. Її внутрішня енергія менша, ніж пари на вході в турбіну. Разом із тим цієї енергії достатньо, щоб її використати, наприклад, для обігріву приміщень. Втрати енергії в паровій турбіні будуть тим менші, чим більша різниця температур між парою, що входить до сопла, і парою, яка виходить із турбіни.

Промислові парові турбіни є тепловими двигунами великої потужності й використовуються на теплових і атомних електростанціях. Теплова енергія згоряння палива на теплових електростанціях або енергія ядерних реакцій на атомних електростанціях у спеціальних котлах чи в системі охолодження реактора перетворюється у внутрішню енергію пари, яка обертає ротор турбіни, з’єднаної з генератором електричного струму. Крім електростанцій парові турбіни можуть приводити в рух гвинти великих надводних морських суден та підводних човнів. Сучасні парові турбіни електростанцій мають робочу потужність до 1300 МВт.

На відміну від парових, у газових турбінах ротор обертається під тиском гарячої газової суміші, яка утворюється внаслідок згоряння рідкого палива в самій турбіні. Її конструкція є простішою, оскільки відбувається спрощений процес перетворення внутрішньої енергії газу в механічну енергію рухомого ротора турбіни. Це дає можливість обходитися без котла, де утворюється пара високої температури під час нагрівання води.

У камеру згоряння газової турбіни за допомогою компресора подається повітря при температурі близько 200 °С та під великим тиском впорскується рідке паливо (гас, мазут). Унаслідок згоряння суміші утворюється розжарений до температури 1500—2200 °С газ, який з великою швидкістю та під значним тиском подається на лопаті турбіни й обертає її. Газові турбіни мають кілька роторів. Переходячи від одного до іншого ротора, газ поступово віддає свою внутрішню енергію, яка перетворюється в механічну енергію обертання ротора турбіни.

Сучасні газові турбіни розвивають потужність близько 150 МВт. Вони використовуються в газотурбінних силових генераторах теплових електростанцій, двигунах, що встановлюються на літаках.

Рис. 16.8. Потужні промислові багатоступінчаті турбіни виробництва «Турбоатом» (м. Харків)

Україна має повний завершений цикл виробництва надпотужних парових та газових турбін. Турбіни виробництва публічного акціонерного товариства «Турбоатом» (м. Харків) для теплових та атомних електростанцій успішно працюють у Болгарії, Ісландії, Китаї, Мексиці, Фінляндії та багатьох інших країнах (рис. 16.8).

Компресор із двигуна внутрішнього згоряння

Бог проявив щедрість,
коли подарував світу таку людину.

Світлані Плачковій присвячується

Видання присвячується дружині, другу й соратнику,
автору ідеї, ініціатору й організатору написання цих книг
Світлані Григорівні Плачковій, що стало її останнім
внеском у свою улюблену галузь – енергетику.

Книга 2. Пізнання й досвід – шлях до сучасної енергетики

4.2. Двигуни внутрішнього згоряння

Теплові двигуни, в циліндрах яких одночасно проходять процеси згоряння палива, виділення теплоти і перетворення її частини в механічну роботу, називаються двигунами внутрішнього згоряння. Відмова від котла, найбільш дорогої і громіздкої частини паросилової установки, дозволила створити дешевий і економічний двигун внутрішнього згоряння, який згодом став основним двигуном транспортних засобів. Розвиток цих двигунів почався з 1860 року, коли французький механік Ленуар вперше побудував невеликий двотактний газовий двигун. Двигун працював без стиснення суміші світильного газу з повітрям. Запалювання робочої суміші відбувалося за допомогою електричної іскри. К.к.д. такого двигуна коливався від 3 до 5% і був нижчим к.к.д. поршневих парових машин того часу, що було наслідком нераціонального циклу, запропонованого винахідником. Однак цей винахід зіграв велику роль у справі створення двигунів внутрішнього згоряння. Подальший розвиток двигунів внутрішнього згоряння пішов шляхом удосконалення запропонованої конструкції без зміни робочого циклу. На мал. 4.10 представлений такий тип двигуна. І лише німецькому техніку Ніколаусу Авґусту Отто (1832–1891) з Кельна у 1887 році в співдружності з інженером Е. Ланґеном вдалося побудувати чотиритактний горизонтальний одноциліндровий газовий двигун потужністю 4 к.с. зі стисненням робочої суміші. Двигун працював за принципом, запропонованим французьким інженером Бо-де-Роша. К.к.д. їх двигунів досягав вже 7–18%, тобто був вищим к.к.д. парових машин того часу. Створений двигун можна вважати прототипом сучасних двигунів внутрішнього згоряння, що працюють на газоподібному і рідкому паливі. На мал. 4.11 представлена індикаторна діаграма роботи чотиритактного двигуна в координатах Р (тиск) – V (повний об’єм циліндра). При першому такті ходу поршня відбувається процес всмоктування в циліндр робочої суміші (лінія 1–2 на індикаторній діаграмі). Мал. 4.10. Атмосферний двигун Отто і Ланґена (1865–1866 рр.) (а) та індикаторна діаграма (б) Мал. 4.11. Двигун Отто. Індикаторна діаграма Один з перших найвдаліших бензинових двигунів для автомобільної промисловості був запатентований Г. Даймлером в Німеччині у 1885 році. При зворотному ході поршня (другий такт) впускний клапан закривається і в циліндрі протікає процес стиснення робочої суміші (лінія 2–3 ), при цьому температура і тиск суміші підвищуються. На початку третього ходу поршня відбувається швидке запалювання робочої суміші від іскри, а температура і тиск різко збільшуються (лінія 3–4). Потім відбувається розширення робочих газів (лінія 4–5 ), тобто виконується корисна робота. При крайньому положенні поршня в третьому такті процес розширення закінчується і відкривається випускний клапан, через який при четвертому ході поршня викидаються відпрацьовані гази (лінія 6–1 , яка проходить дещо вище атмосферної лінії). Спорудження двигуна почалося на заводі Дейті. Надалі на заводі конструкція двигуна була значно вдосконалена. Незабаром двигуни Отто–Дейті завдяки компактності, економічності та надійності в роботі набули загального визнання і почали випускатися іншими заводами. До того часу треба віднести появу двотактних двигунів, які за принципом дії мало чим відрізняються від чотиритактних двигунів Отто. У двотактному двигуні посеред циліндра розташовані впускні й продувні отвори (клапани), відкриття і закриття яких здійснюється поршнем. Під час першого ходу поршня в циліндрі протікають процеси запалювання і розширення робочої суміші, в кінці ходу поршня відкриваються отвори циліндра і починаються процеси випуску відпрацьованих газів і продування циліндра повітрям або горючою сумішшю. Ці процеси продовжуються при зворотному ході поршня, другому такті, доки поршень не перекриє отвору і не почнеться процес стиснення свіжого повітря або горючої суміші залежно від типу двигуна. Двотактні двигуни мають більш рівномірний хід, удвічі менший об’єм циліндра, дешевші й набули широкого застосування в автомобільній промисловості, витіснивши чотиритактні. Рудольф Дизель (1858–1913) – німецький інженер, творець двигуна внутрішнього згоряння із запалюванням від стиснення. У 1878 році він закінчив Вищу політехнічну школу в Мюнхені. У патентах 1892 і 1893 рр. Дизель висунув ідею створення двигуна внутрішнього згоряння, що працює за циклом, близьким до ідеального, в якому найвища температура досягалася стисненням чистого повітря. У 1913 році для ведення переговорів Дизель, узявши із собою найцінніші документи з виготовлення двигуна, відплив до Англії. Але до Англії він не дістався, а безслідно зник з корабля за невідомих обставин. Всі розглянуті вище газові, газогенераторні, а також швидкохідні двигуни, що працюють на рідкому паливі, – автомобільні, відносяться до двигунів швидкого згоряння, в яких процеси запалювання і горіння протікають настільки швидко, що поршень не встигає здійснити навіть невелике переміщення. У таких двигунів к.к.д. дуже залежить від ступеня стиснення, тому вони працюють із граничним тиском стиснення, при якому температура робочої суміші близька до температури її самозаймання. Проте двигуни швидкого згоряння, що працюють на рідкому паливі (нафті, гасі, бензині), не допускають високих ступенів стиснення (3, 5, 6), оскільки температура запалювання цих палив порівняно низька (350–415 °С), що і обумовлює невеликий к.к.д. двигуна.
Мал. 4.12. Індикаторна діаграма дизеля Підвищення к.к.д. двигунів, що працюють на рідкому паливі, було досягнуте завдяки введенню в техніку робочого процесу з поступовим згорянням палива. Процес поступового згоряння палива був запропонований у 1872 році американцем Брайтоном. Після цього були спроби створити такий двигун Ґарґреавесом, Капітеном та іншими. Проте їх двигуни були ненадійними в роботі. Слава створення двигуна з поступовим згорянням палива належить Р. Дизелю. Пропозиція Дизеля зводилася до високого стиснення повітря в порожнині двигуна для підвищення його температури вище за температуру запалювання пального. Будучи поданим в порожнину двигуна в кінці ходу стиснення, пальне запалюється від нагрітого повітря і, нагнітаючись поступово, здійснює процес підведення тепла без зміни температури у відповідності до циклу Карно. Випробування дослідного зразка у 1896 році принесло успіх, а у 1897 році Дизель побудував на Ауґсбурзькому машинобудівному заводі перший промисловий чотиритактний одноциліндровий двигун з поступовим згорянням палива, який працював на гасі, потужністю 20 к.с. Двигун такого типу надалі отримав назву дизель. Він відрізнявся високим к.к.д., але працював на дорогому гасі, мав ряд конструктивних дефектів. Після деяких удосконалень, внесених у 1898–1899 рр., двигун став надійно працювати на дешевому паливі – нафті – й набув великого поширення в промисловості та на транспорті. Робочий процес двигуна поступового згоряння (див. індикаторну діаграму, мал. 4.12) відрізняється від робочого процесу двигуна швидкого згоряння (див. мал. 4.11) такими особливостями: 1. У робочому циліндрі дизеля при другому такті – стисненні – стискується не робоча суміш, а повітря (лінія 2–3 ) до тиску 3,2– 3,4 МПа. При цьому температура повітря в кінці стиснення досягає 500–600°C, тобто температури запалювання рідкого палива, яке вводиться в циліндр. 2. Внаслідок високої температури стисненого повітря відбувається самозаймання палива, яке вводиться, і не потрібен запалювальний пристрій. 3. У третьому такті паливо вводиться в циліндр не відразу, а поступово, внаслідок чого воно згоряє при постійному тиску на деякій частині ходу поршня (лінія 3–4 ), а потім відбувається подальше розширення газів, що утворилися (лінія 4–5 ). 4. Розпилення палива здійснюється форсункою за допомогою стисненого повітря. Для отримання стисненого повітря застосовується компресор з тиском 5–6 МПа двотриступеневого стиснення з проміжним охолоджуванням повітря. Робочі процеси в першому і четвертому тактах дизеля подібні процесам, що протікають в двигунах швидкого згоряння (лінії 1–2 і 6–1 ). Найвідповідальнішою частиною двигуна є компресор, який приводиться в дію від самого дизеля. Спочатку всі дизелі працювали за розглянутим вище чотиритактним робочим процесом, але потім став застосовуватися двотактний робочий процес як більш економічний. Цьому сприяло введення в техніку принципу безповітряного розпилення палива, тобто безкомпресорних дизелів. Справжня перевага дизелів полягала не у відмінності їх робочого процесу, а в можливості отримати високі ступені стиснення, нездійснені в двигунах швидкого згоряння через низьку температуру самозаймання рідких сортів палива. Робочий процес в дизелях здійснюється при ступені стиснення 14–16 проти 5–6 в двигунах швидкого згоряння, що підвищило к.к.д. компресорних дизелів до 28–32%, безкомпресорних – до 30–34%. Перший у світі міський автобус з двигуном внутрішнього згоряння вийшов на лінію 12 квітня 1903 року в Лондоні. Його попередником можна вважати автобус з паровим двигуном, який курсував протягом чотирьох місяців 1831 року між англійськими містами Ґлостером і Челтенхемом.
(Наука и жизнь, 1984, № 5). Після демонстрації на Паризькій виставці 1900 року вдосконаленого двигуна Дизеля, де він отримав високу оцінку, почався процес бурхливого дизелебудування. Великий внесок в удосконалення дизельних двигунів зробили російські винахідники. Б.Г. Луцкой (1865–1920) проектував і будував багатоциліндрові двигуни різного призначення – автомобільні, авіаційні, суднові, човнові. У 1896 р. Г.В. Тринклер (1876–1957) побудував безкомпресорний двигун внутрішнього згоряння. У 1910 р. Р.А. Корейво (1852–1920) сконструював дизельний двигун із поршнями, що протилежно рухаються, і передачею на два вали. А.Г. Уфімцев (1880–1936) у 1910 р. розробив шестициліндровий карбюраторний двигун для літаків. У Росії виробництво дизелів почалося у 1899 році на заводі «Російський дизель» в Санкт-Петербурзі. Нафтові дизелі, що випускалися заводом, виявилися цілком надійними в роботі завдяки застосуванню двоступеневого компресора і вдосконаленої нафтової форсунки. Дизелі заводу «Російський дизель» набули згодом загального визнання і широко використовувалися в промисловості та на транспорті. У торговому і на військовому флоті дизелі вперше були застосовані в Росії. Перша в світі суднова дизельна установка, що складалася з трьох дизелів заводу «Російський дизель» потужністю 120 к.с., була змонтована у 1903 році на нафтоналивній баржі «Вандал». А перший реверсивний дизель був побудований заводом у 1908 році для підводного човна «Мінога» потужністю 120 к.с. Перед першою світовою війною дизельні двигуни вироблялися не тільки в Петербурзі, але і в Москві, Сормові, Ризі, Ревелі, Воронежі та інших містах. Двигуни внутрішнього згоряння після значних конструктивних змін стали у ХХ столітті основними двигунами всіх транспортних засобів.

• Вступ
• ЧАСТИНА 1. Мистецтво пізнавати навколишній світ
• ЧАСТИНА 2. Розвиток вчення про теплоту, термодинаміку, теплопередачу і теплові машини
  • Розділ 1. Теплота
    • 1.1. Агрегатні стани тіл
    • 1.2. Природа теплоти. Принцип еквівалентності. Закон збереження енергії
    • 1.3. Енергія. Види енергії та їх особливості
    • 1.4. Теплоємність
    • 2.1. Предмет і метод термодинаміки
    • 2.2. Основні поняття і визначення
    • 2.3. Перший закон термодинаміки
    • 2.4. Другий закон термодинаміки
    • 2.5. Поняття ексергії
    • 2.6. Третій закон термодинаміки (тепловий закон Нернста)
    • 2.7. Ентропія і невпорядкованість (статистичний характер другого закону термодинаміки)
    • 2.8. Філософсько-методологічні основи другого закону термодинаміки
    • 2.9. Термодинаміка на рубежі ХХІ століття. Стан і перспективи
    • 3.1. Способи перенесення теплоти
    • 3.2. Класифікація способів перенесення теплоти
    • 3.3. Деякі основні напрями розвитку теорії і практики теплопередачі на сучасному етапі
    • 4.1. Парові двигуни (парові машини; парові турбіни)
      • 4.1.1. Парові машини
      • 4.1.2. Парові турбіни
      • Розділ 5. Перші спостереження та експериментальні дослідження електрики і магнетизму. Відкриття основних властивостей і законів електрики
        • 5.1. Перші відомості про електрику тертя і магнетизм
        • 5.2. Електропровідність. Провідники та ізолятори
        • 5.3. Два роди електричних зарядів. Закон Кулона
        • 5.4. Електричне поле і його характеристики
        • 5.5. Електрична ємність. Конденсатор
        • 5.6. Електрична машина тертя. Індукційна машина
        • 5.7. Досліди з електричним розрядом. Вивчення атмосферної електрики
        • 6.1. Відкриття гальванічного струму
        • 6.2. Дослідження електричного кола. Закони Ома і Кірхгофа
        • 6.3. Електромагнетизм. Електромагнітна індукція
        • 7.1. Оборотність електричної і теплової енергії. Закон Джоуля–Ленца
        • 7.2. Відкриття вольтової дуги. Дугові електричні лампи
        • 7.3. Лампи розжарювання
        • 7.4. Термоелектричний струм
        • 7.5. Зародження основ електродинаміки
        • 8.1. Перші електричні машини
        • 8.2. Створення центральних електростанцій
        • 9.1. Перші електродвигуни
        • 9.2. Використання електричної тяги
        • 9.3. Електродвигуни змінного струму
        • 10.1. Електроліз, гальваностегія, гальванопластика
        • 10.2. Інші напрями застосування хімічної дії струму
        • 10.3. Технічне застосування теплової дії струму
        • 11.1. Перші досліди з передачі електрики на відстань
        • 11.2. Перші системи передачі електроенергії постійним струмом
        • 11.3. Передача електроенергії змінним струмом
        • 11.4. Трансформація електроенергії
        • 11.5. Удосконалення конструкції ліній електропередачі
        • 12.1. Перші кроки з об’єднання
        • 12.2. Основні способи з’єднання мереж
        • 12.3. Реалізація об’єднання електричних мереж у першій третині ХХ століття
        • 12.4. Переваги з’єднання мереж
        • 12.5. Основні технічні проблеми з’єднання мереж
        • 15.1. Від перших електростанцій і ліній електропередачі до об’єднаної енергетичної системи України
        • 15.2. Створення та становлення Київської енергосистеми
        • 15.3. Становлення енергетики Західної України
        • Розділ 16. Від відкриття радіоактивності до ланцюгової реакції поділу урану
          • 16.1. На сцену виходить уран. Радіоактивність
          • 16.2. Енергія атома
          • 16.3. Радіоактивні елементи в періодичній системі
          • 16.4. Перші ядерні реакції. Відкриття нейтрона
          • 16.5. Штучна радіоактивність
          • 16.6. Нейтрон вступає в дію. Поділ урану. Плутоній
          • 16.7. Ланцюгова ядерна реакція поділу урану