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

Почему черные дыры — самые страшные объекты во Вселенной Почему черные дыры — самые страшные объекты во Вселенной

В черных дырах нарушаются законы физики, но это не самое страшное

Популярная механика
Князь Довмонт, герой Пскова Князь Довмонт, герой Пскова

Ещё при жизни о князе Довмонте сложились легенды.

Дилетант
Тайна форсажного пламени Тайна форсажного пламени

Что такое форсаж?

Популярная механика
7 российских страшилок, популярных на Западе 7 российских страшилок, популярных на Западе

А мы еще удивляемся, почему русских так боятся

Maxim
7 необычных видов древнего оружия, о которых ты, скорее всего, даже не слышал 7 необычных видов древнего оружия, о которых ты, скорее всего, даже не слышал

Удивительно, как изобретательны были наши предки!

Maxim
«Яндекс» раскрыл 38 принципов, которых придерживается в работе «Яндекс» раскрыл 38 принципов, которых придерживается в работе

«Яндекс» сформулировал 38 принципов, которым следуют их сотрудники в работе

Inc.
Один на всех Один на всех

Максим Семеляк обнаруживает сбывшиеся пророчества в фильме «Брат 2»

Esquire
Бить или не бить? Ответы на 11 caмых важных вопросов для тех, кто хочет сделать татуировку Бить или не бить? Ответы на 11 caмых важных вопросов для тех, кто хочет сделать татуировку

Опытный татуировщик отвечает на самые популярные вопросы о татуировках

Maxim
Занятия музыкой улучшили память и внимательность детей Занятия музыкой улучшили память и внимательность детей

Нейробиологи доказали,что музыкально натренированный мозг более активен

N+1
Как стать космонавтом: пошаговая инструкция Как стать космонавтом: пошаговая инструкция

Как стать космонавтом? Статья с подробной инструкцией

Популярная механика
Никита Кучеров: «В момент, когда поднимаешь кубок, кажется, что ты без сознания» Никита Кучеров: «В момент, когда поднимаешь кубок, кажется, что ты без сознания»

Интервью с обладателем Кубка Стэнли Никитой Кучеровым

GQ
Почему потребность в безопасности важнее потребности в любви Почему потребность в безопасности важнее потребности в любви

Почему безопасность так важна для нас — особенно в личных отношениях

Psychologies
Стареющие шимпанзе предпочли крепкую дружбу новым знакомствам Стареющие шимпанзе предпочли крепкую дружбу новым знакомствам

Чем старше становятся шимпанзе, тем уже становится круг их друзей

N+1
Ана де Армас. Девушка Бонда с фигурой Монро Ана де Армас. Девушка Бонда с фигурой Монро

Сегодня Ана де Армас — одна из самых востребованных голливудских актрис

Караван историй
Шоу иллюзий братьев Романовых с их полным разоблачением Шоу иллюзий братьев Романовых с их полным разоблачением

Интервью с актерами триллера «Смертельные иллюзии»

OK!
Как зарабатывать миллионы рублей в год на тревожных горожанах: бизнес-план сервиса онлайн-психотерапии «Ясно» Как зарабатывать миллионы рублей в год на тревожных горожанах: бизнес-план сервиса онлайн-психотерапии «Ясно»

Бизнес-план сервиса онлайн-психотерапии «Ясно»

Forbes
Место сбора хороших людей. Как креативные кластеры работают с благотворительностью Место сбора хороших людей. Как креативные кластеры работают с благотворительностью

В модных красивых пространствах можно делать мир лучше

Forbes
Место силы Место силы

Декоратор Люси МакКаллоу создала интерьер дома из натуральных материалов

Robb Report
Врата в Ад: древнеримские жрецы убивали жертв смертельным газом Врата в Ад: древнеримские жрецы убивали жертв смертельным газом

Жуткие ритуалы языческих жрецов древнего Рима

Популярная механика
Жуки-навозники: 70 миллионов лет эволюции Жуки-навозники: 70 миллионов лет эволюции

Деятельность жуков-навозников имеет воистину планетарное значение

Наука и жизнь
И думать забудь! 10 вещей, которые никогда нельзя надевать на свадьбу подруги И думать забудь! 10 вещей, которые никогда нельзя надевать на свадьбу подруги

Прежде чем отправиться за нарядом для свадьбы, прочти наш список модных табу!

Cosmopolitan
Кто еще живет на глубине Кто еще живет на глубине

Удивительные существа подводного мира Тихого океана

Популярная механика
Как использовать городское пространство на благо ребенка Как использовать городское пространство на благо ребенка

Как организовать пространство для ребенка, чтобы сделать развитие гармоничным

СНОБ
Сама себе косметолог Сама себе косметолог

Домашние аналоги популярных салонных процедур для омоложения и выравнивания кожи

Лиза
Бизнесмен, коллекционер и адвокат — о своих хобби и увлечениях Бизнесмен, коллекционер и адвокат — о своих хобби и увлечениях

Коллекционирование и увлечения, которые становятся популярными в деловой среде

РБК
С высокими сапогами и поясом: 8 самых модных способов носить пальто осенью-2020 С высокими сапогами и поясом: 8 самых модных способов носить пальто осенью-2020

Как носить осенне пальто и всегда выглядеть в нем стильно

Cosmopolitan
Нуарный Петербург и хипстерский сыщик. Стоит ли смотреть очередной фильм про Шерлока и его приключениях в России Нуарный Петербург и хипстерский сыщик. Стоит ли смотреть очередной фильм про Шерлока и его приключениях в России

Зачем смотреть новую версию классического детектива с Максимом Матвеевым

Forbes
Сила растений Сила растений

Что такое фитотерапия

Yoga Journal
Сержант, обыщите меня! Макконахи, Духовны и еще 5 горячих детективов из сериалов Сержант, обыщите меня! Макконахи, Духовны и еще 5 горячих детективов из сериалов

Лучшие детективные сериалы с напряженным сюжетом и парнями в форме и костюмах

Cosmopolitan
Свои парни Свои парни

Ставка на прорабов сделала «Петровича» крупнейшим продавцом стройматериалов

Forbes
Открыть в приложении