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

Используй ложку и телефон: 20 способов доставить себе удовольствие Используй ложку и телефон: 20 способов доставить себе удовольствие

Двадцать разных способов мастурбации на любой вкус и цвет

Cosmopolitan
Кондитерские премудрости: как правильно взбить сливки для торта Кондитерские премудрости: как правильно взбить сливки для торта

Взбивать сливки до нужной консистенции умеет далеко не каждая хозяйка

Cosmopolitan
Тайна форсажного пламени Тайна форсажного пламени

Что такое форсаж?

Популярная механика
Экономика на высоких технологиях Экономика на высоких технологиях

Развитие ИТ-индустрии в Москвоской области стимулируется дополнительно

РБК
Меч викингов Меч викингов

Швеция находится в десятке мировых экспортеров вооружения

Популярная механика
Правила жизни Дэнни Де Вито Правила жизни Дэнни Де Вито

Правила жизни актера Дэнни Де Вито

Esquire
Био-механизм Био-механизм

Пауки, пожалуй, самые высокотехнологичные существа на планете

Вокруг света
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
MAXIM чуть протрезвел и рецензирует фильм «Еще по одной» с Мадсом Миккельсеном MAXIM чуть протрезвел и рецензирует фильм «Еще по одной» с Мадсом Миккельсеном

В европейских городах тоже водятся пьяные физруки!

Maxim
Верблюжий полк, голуби-камикадзе и еще 5 экспериментов военных США Верблюжий полк, голуби-камикадзе и еще 5 экспериментов военных США

Если вы думаете, что у военных туговато с фантазией, то вы сильно заблуждаетесь

Популярная механика
8 книг об окружающем мире для взрослых и детей 8 книг об окружающем мире для взрослых и детей

Книги про космос, географию и естественные науки для всей семьи

Популярная механика
Абрау-Дюрсо: путешествие со вкусом игристого Абрау-Дюрсо: путешествие со вкусом игристого

Путешествие в столицу российского шампанского – Абрау-Дюрсо!

Домашний Очаг
Все цвета радости: на автомобилях какого цвета меньше видна грязь Все цвета радости: на автомобилях какого цвета меньше видна грязь

Нет ничего прекраснее чистого автомобиля, играющего бликами на кузовных панелях

Maxim
Влюбленность Елизаветы, жестокость Филиппа: правда и вымысел в сериале «Корона» Влюбленность Елизаветы, жестокость Филиппа: правда и вымысел в сериале «Корона»

Рассказываем, что в сериале «Корона» правда, а что — домыслы создателей

Cosmopolitan
«Искусство не терпит трафаретов» «Искусство не терпит трафаретов»

История жизни Ильи Репина в его картинах

Культура.РФ
Фарш энтузиасток Фарш энтузиасток

Те, кто освоил рыбные фрикадельки, могут претендовать на гастрономические лавры

Огонёк
Неандертальцев уличили в сильном хвате Неандертальцев уличили в сильном хвате

Антропологи построили 3D-модель кисти неандертальца

N+1
Рассказ о жизни в карабахских бомбоубежищах Рассказ о жизни в карабахских бомбоубежищах

Рассказ из подземелья Нагорного Карабаха записала Армина Багдасарян

СНОБ
Великолепная пятёрка Великолепная пятёрка

5 диет, признанных самими лучшими в 2020 году

Худеем правильно
Как Чаушеску однажды чуть не разбился на самолете под Москвой Как Чаушеску однажды чуть не разбился на самолете под Москвой

Случилось это возле аэропорта Внуково…

Maxim
Армения. На пути к катастрофе Армения. На пути к катастрофе

Как Никол Пашинян довел Армению до военной капитуляции

Эксперт
Артуро Перес-Реверте: Эль-Сид, или Рыцарь без короля. Отрывок из «средневекового вестерна» Артуро Перес-Реверте: Эль-Сид, или Рыцарь без короля. Отрывок из «средневекового вестерна»

Глава из книги Артуро Перес-Реверта «Эль-Сид, или Рыцарь без короля»

СНОБ
«Ход королевы»: шахматы, зависимость и никакой политики в новом сериале Netflix «Ход королевы»: шахматы, зависимость и никакой политики в новом сериале Netflix

Интеллектуальная драма от режиссера «Логана» с Аней Тейлор-Джой в главной роли

GQ
Безногие сцинки заново отрастили конечности ради выживания во влажном климате Безногие сцинки заново отрастили конечности ради выживания во влажном климате

Конечности помогают этим ящерицам бегать по поверхности и зарываться в почву

N+1
Евгений Дятлов: «Дар голоса — возможность обрести невыразимую легкость бытия» Евгений Дятлов: «Дар голоса — возможность обрести невыразимую легкость бытия»

Евгений Дятлов — о превратностях актерской судьбы и плохих сценариях

Эксперт
Как штурмовать замок: инструкция для начинающего завоевателя Как штурмовать замок: инструкция для начинающего завоевателя

Как покорить свой первый замок и каких ошибок следует избегать во время осады

Популярная механика
Чем занимаются специалисты института Pantone и зачем они выбирают главный цвет года Чем занимаются специалисты института Pantone и зачем они выбирают главный цвет года

Институту Pantone принадлежат все цвета и оттенки, которые вы когда-либо видели

GQ
Две тонны тротила: все о пользе взрывов Две тонны тротила: все о пользе взрывов

Для взрывников две тонны тротилла – это «пшик»

Популярная механика
Субантарктических пингвинов предложили разделить на четыре вида Субантарктических пингвинов предложили разделить на четыре вида

Субантарктические пингвины — не один вид, а четыре

N+1
Такими ты их не помнишь! Звезды, которые сильно похудели и невероятно изменились Такими ты их не помнишь! Звезды, которые сильно похудели и невероятно изменились

Вспомнили истории знаменитостей, которым удалось сильно похудеть

Cosmopolitan
Открыть в приложении