Экскурс в историю двигателестроения

Популярная механикаАвто

Брат средневековой пушки: начало истории автомобильных двигателей

Антон Борисенко

Современный автомобилист – в отличие от его «коллеги» еще полвека назад – зачастую весьма смутно представляет себе, как работает его автомобиль, что происходит под капотом и какие процессы при этом задействованы. Общие слова вроде и понятны – про рабочий объем, мощность и расход топлива. Но для многих это уже не столько технические показатели, сколько характеристика товара. Да, любой автовладелец знает, на бензине или на дизеле он ездит, но для подавляющего большинства эта информация исключительно про то, из какой колонки заправляться. Интерес к двигателю уступает вниманию к всяким мультимедийным фишкам и опциям, возможности подключить смартфон или услышать голосовые подсказки навигации. А порой и просто заменен вопросом «через какое приложение каршеринга здесь удобнее взять автомобиль?».

В рамках спецпроекта с G-Energy рассказываем об истории автомобильных двигателей. Первая часть - экскурс в историю двигателестроения. В будущих статьях мы поговорим о том, как появились современные двигатели, что из себя представляют гоночные агрегаты и какими будут двигатели будущего.

А ведь современный автомобильный двигатель – это одна из наиболее ярких иллюстраций технического прогресса за последние столетия, конкуренции успешных решений с гениальными, учета меняющегося мира и его требований. И вообще, как говорится, «во-первых, это просто красиво!» В этом цикле статей мы постараемся убедить вас, что это создание инженерной мысли действительно красивое в своем совершенстве, а история автомобильных двигателей – захватывающая и разносторонняя.

Мушкеты, скороварки и светильники

Многие будут удивлены, но одним из первых прообразов двигателя внутреннего сгорания (ДВС) стала когда-то… средневековая пушка. Ну или какой-нибудь мушкет, если угодно. Ведь что такое по определению двигатель внутреннего сгорания? Это некое устройство, внутри которого происходит некое действие, преобразующее некую энергию в механическую работу. Собственно этим ДВС и отличается, к примеру, от паровой машины (всем известного паровоза). Ведь там пар образуется «снаружи» и подается к поршням, заставляя их двигаться. То есть подобную силовую установку можно назвать двигателем внешнего сгорания. И основной недостаток такой схемы – огромные потери энергии.

90027e3a13506f4be760174293c04340.jpg
EAST NEWS

А в стрелковом оружии порох взрывается, выделяется энергия, силой расширяющихся газов выталкивается «поршень», в качестве которого выступает ядро или пуля. И именно на порохе пытались создать свой двигатель голландский физик Христиан Гюйгенс (весьма небезызвестный в истории науки персонаж) и французский изобретатель Дени Папен. Была предпринята эта попытка еще в далеком 1690 году. Обеспечить стабильную и безопасную работу такого двигателя на практике не удалось: порох все-таки слишком опасен. Но позже Папен на основе этого изобретения сделал существенный шаг вперед – как раз в сторону паровой машины. И, кстати, скороварки – этот кухонный инструмент оставил человечеству именно он.

А вот что использовать в качестве безопасного и стабильного топлива – этот вопрос повис перед учеными, инженерами и изобретателями на несколько веков.

Достаточно популярной идеей было использование газа (например, угольного). Первый газовый поршневой двигатель предложил в 1799 году британец Джон Барбер. На светильном газе работал двигатель Филиппа Лебона – первый из запатентованных (в 1801 году). Что, кстати, немудрено, ведь именно Лебон считается изобретателем газового освещения. Вот только на практике реализовать свой патент двигателя француз не успел – ушел из жизни.

Другая ветка изобретений основывалась на использовании в качестве топлива угольной пыли. Именно на ней работал Pyreolophore – лодочный двигатель братьев Ньепс, Жозефа Нисифора и Клода Феликса. В 1806 году десятилетний патент на него им выдал лично Наполеон Бонапарт. Но конструкция этого механизма скорее была прообразом водометного, а то и реактивного двигателя. Зато именно братья Ньепс стали одними из первых, кто додумался заменить угольную пыль на нефть и оснастить двигатель простейшим, но впрыском топлива – он и стал прародителем современных систем впрыска.

d26e0ac42ed3e5d3aebaf268445a6e0f.jpg
Vostockphoto

В 1807 году Исаак де Риваз предложил идею двигателя, работавшего на водороде и имевшего ультрасовременное электрическое зажигание: тогда разработки Алессандро Вольты в области электричества и гальваники как раз были на пике инноваций. Конечно, с современными водородными топливными ячейками это не имело ничего общего: водород был просто еще одной попыткой найти наиболее подходящее топливо. Хотя именно четырехколесная повозка с этим двигателем де Риваза и считается многими первым автомобилем с двигателем внутреннего сгорания, это была только идея. Вторая итерация этого автомобиля смогла провезти груз (около 300 кг камней) и четырех человек аж целых 26 м со скоростью целых 3 км/ч, однако практически все в этом двигателе – от подачи топлива до прочистки цилиндра от выхлопных газов, да и сам поджиг рабочей смеси – оператор должен был делать вручную. Те самые 26 м были преодолены примерно за пять «рабочих циклов», обеспечиваемых человеком.

eb47e2bb1cded8e7cda7efc5078d44ac.jpg
Vostockphoto

Эпоха первых патентов

Поиски продолжались еще более полувека. За это время британец Самюэль Браун подарил миру (1825 год) идею водяного охлаждения цилиндра, но работал в этом цилиндре все тот же водород. В 1826 году в Америке Самюэль Мори получил патент на ДВС, где в качестве топлива использовались спирт и скипидар. Америка, кстати, в эти годы сделала серьезный рывок в этой области. Чуть позже изобретатель Чарльз Дьюри впервые в Новом Свете использовал в качестве топлива бензин (который тогда бензином еще не назывался), а в 1833 году появился двигатель Райта. Нет, не того, который «один из братьев Райт» – до их авиационных экспериментов оставалось еще более 60 лет. Лемюэль Веллман Райт запатентовал двигатель, который работал на газе, но уже по двухтактному циклу, и имел систему водяного охлаждения.

Интересным шагом стали двигатели британца Уильяма Барретта. Именно двигатели – в 1838 году он разом запатентовал сразу три. Они были двухтактными (а один и вовсе использовал практически сохранившуюся до настоящего времени схему газообмена), но принципиальным здесь было то, что смесь не просто подавалась в камеру сгорания – она там сжималась перед воспламенением. До этого практически во всех конструкциях топливовоздушная смесь просто сгорала и расширялась. Предварительное ее сжатие позволяло значительно повысить как мощность, так и коэффициент полезного действия (КПД).

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Тайна гибели академика Легасова Тайна гибели академика Легасова

В апреле 1988 года был обнаружен повесившимся Валерий Легасов

Дилетант
О чем говорят наши фантазии О чем говорят наши фантазии

Сегодня стремление быть осознанным распространяется и на сексуальную жизнь

СНОБ
Подарок Гитлеру Подарок Гитлеру

Чтобы вручить этот подарок фюреру германская армия торопилась войти в Сараево

Дилетант
Великолепная пятёрка Великолепная пятёрка

5 диет, признанных самими лучшими в 2020 году

Худеем правильно
Что читать, пока закрыты границы: отрывок из книги Мэри Норрис «Роман с Грецией: путешествие в страну солнца и оливок» Что читать, пока закрыты границы: отрывок из книги Мэри Норрис «Роман с Грецией: путешествие в страну солнца и оливок»

Фрагмент книги «Роман с Грецией: путешествие в страну солнца и оливок»

Esquire
«Волге» — 64 года. Раскрываем все секреты культовой модели «Волге» — 64 года. Раскрываем все секреты культовой модели

Китайский двойник, особая версия для спецслужб и другие тайны Волги

РБК
В поисках множества балансов: история автомобилей XX века В поисках множества балансов: история автомобилей XX века

Начало XX века — прорыв в промышленном автомобилестроении

Популярная механика
Самые агрессивные знаки зодиака Самые агрессивные знаки зодиака

Представители каких знаков зодиака самые агрессивные?

Cosmopolitan
Писатели и мода. Часть 2 Писатели и мода. Часть 2

Что Владимир Маяковский считал «самым красивым в человеке»?

Культура.РФ
Годовщина «русского бунта» в нашей сборной по футболу Годовщина «русского бунта» в нашей сборной по футболу

Один из самых важных и роковых документов в истории российского футбола

Maxim
«Музыка — эмоция, текст — информация»: большое интервью Ромео Кастеллуччи «Музыка — эмоция, текст — информация»: большое интервью Ромео Кастеллуччи

Ромео Кастеллуччи рассказал о своих правилах жизни на оперной сцене

Школа Masters
Тест-драйв новой версии Volvo S90 Тест-драйв новой версии Volvo S90

Концерн Volvo сумел преодолеть пропасть между средним и премиальным классами

СНОБ
7 привычек, которые делают тебя непривлекательным в глазах женщин 7 привычек, которые делают тебя непривлекательным в глазах женщин

Привычки, которых нужно избегать, чтобы быть привлекательным для женщин

Maxim
Кислород и водород на Марсе предложили получать из рассола Кислород и водород на Марсе предложили получать из рассола

Кислород и водород на Марсе хотят получать из марсианских озер

N+1
Ядовитые косматые хомяки оказались моногамными Ядовитые косматые хомяки оказались моногамными

Зоологам впервые удалось понаблюдать за социальной жизнью этих грызунов

N+1
Как исполнить мечту Как исполнить мечту

Пришла пора призвать на помощь карту желаний, психологию и магию

Домашний Очаг
Блеф, ложь и венчур: как инвесторы и стартаперы обманывают друг друга Блеф, ложь и венчур: как инвесторы и стартаперы обманывают друг друга

В венчурном бизнесе недостаточно просто говорить правду

Inc.
Субантарктических пингвинов предложили разделить на четыре вида Субантарктических пингвинов предложили разделить на четыре вида

Субантарктические пингвины — не один вид, а четыре

N+1
10 советов чтобы похудеть к Новому году 10 советов чтобы похудеть к Новому году

Как похудеть на 5-6 кг к Новому году

Худеем правильно
Каждый из нас немного «Псих». Константин Богомолов в первом сериале Федора Бондарчука Каждый из нас немного «Псих». Константин Богомолов в первом сериале Федора Бондарчука

Как сериал «Псих» препарирует россиян поколения X

Forbes
«Если вы такие умные, почему такие бедные»: математик Эдвард Торп обыграл казино и заработал $800 млн на Уолл-стрит «Если вы такие умные, почему такие бедные»: математик Эдвард Торп обыграл казино и заработал $800 млн на Уолл-стрит

История математика, которому наука помогла зарабатывать деньги

VC.RU
В России запустился новый хедхантинговый сервис В России запустился новый хедхантинговый сервис

О трудностях поиска работы для высокооплачиваемых сотрудников

СНОБ
4 причины конфликтов в отношениях 4 причины конфликтов в отношениях

Умение решать конфликты — залог крепких отношений

Psychologies
Все дороги ведут в стрим Все дороги ведут в стрим

Разбираемся, что лучше смотреть на стриминговых сервисах, доступных в России

Playboy
«Счастье — когда тебя понимают»: так ли это? «Счастье — когда тебя понимают»: так ли это?

Что же такое счастье с научной точки зрения?

Psychologies
Гигантских вирусов заподозрили в наличии энергетического метаболизма Гигантских вирусов заподозрили в наличии энергетического метаболизма

У пандоравирусов нашли мембранный градиент и ферменты цикла Кребса

N+1
В чем стратегический просчет Путина и Сечина В чем стратегический просчет Путина и Сечина

История с добычей нефти на арктическом шельфе выбивается из мирового контекста

СНОБ
Иван Митин строит в Грузии королевство для идеалистов за их же деньги. Хватит ли ему единомышленников для успеха? Иван Митин строит в Грузии королевство для идеалистов за их же деньги. Хватит ли ему единомышленников для успеха?

Почему для успешного бизнеса одного сообщества идеалистов недостаточно

Inc.
Мы в домике Мы в домике

Герои, которые хранят у себя в каминах огонь светской жизни

Tatler
9 актеров, у которых есть реквизит из знаменитых фильмов 9 актеров, у которых есть реквизит из знаменитых фильмов

Как говорится, мелочь, а потом можно продать за кучу денег!

Maxim
Открыть в приложении