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

Подарок Гитлеру Подарок Гитлеру

Чтобы вручить этот подарок фюреру германская армия торопилась войти в Сараево

Дилетант
Сын уборщицы и работника завода: как воспитывали родители Лионеля Месси Сын уборщицы и работника завода: как воспитывали родители Лионеля Месси

Лионель Месси родился в семье, где все были немного увлечены футболом

Cosmopolitan
«Добрый» диктатор «Добрый» диктатор

Хрущёв искренне пытался улучшить жизнь народа. Но получилось... как всегда?

Дилетант
Разрешите себе печалиться Разрешите себе печалиться

Относитесь к негативным переживаниям всерьез и не пытайтесь их подавлять

Psychologies
«Оглашать не будем» «Оглашать не будем»

Об опознании тела Гитлера и расследовании обстоятельств его смерти

Дилетант
Экономика на высоких технологиях Экономика на высоких технологиях

Развитие ИТ-индустрии в Москвоской области стимулируется дополнительно

РБК
Достучаться до небес Достучаться до небес

Заключенный концлагеря угоняет с их секретной военной базы бомбардировщик

Вокруг света
Бегущая по волне Бегущая по волне

Милла Йовович — о сильных героинях, дочке-актрисе и модных сокровищах в гараже

Vogue
«Самое сложное — сохранять рассудок»: если близкий болен шизофренией «Самое сложное — сохранять рассудок»: если близкий болен шизофренией

Сохранить психическое здоровье, когда рядом — человек с ментальным расстройством

Psychologies
Энергия из воздуха. Как развивается ветряная генерация в России и мире Энергия из воздуха. Как развивается ветряная генерация в России и мире

Как Россия вводит в эксплуатацию экологически чистую энергию ветра

Inc.
Расстрел и Людмила Расстрел и Людмила

Неудачная попытка превратить советскую историю в античную трагедию

Weekend
«Я провела три дня на полу не в состоянии подняться»: жестокая правда жизни стартапера «Я провела три дня на полу не в состоянии подняться»: жестокая правда жизни стартапера

Сколько физических и ментальных ресурсов уходит на то, чтобы не бросить стартап

Inc.
Откуда у Земли берутся мини-луны и что нам о них известно: новые факты Откуда у Земли берутся мини-луны и что нам о них известно: новые факты

«Космические скитальцы» — что это такое?

Популярная механика
На глазок не верь, на весах проверь На глазок не верь, на весах проверь

Как наладить отношения с весами?

Худеем правильно
Моя терапия: «Зависимому не нужна жилетка, ему нужна удочка» Моя терапия: «Зависимому не нужна жилетка, ему нужна удочка»

История нашего героя о том, как психотерапия помогает справиться с зависимостью

Psychologies
Земля занебесная Земля занебесная

Зачем мы продолжаем изучать лунный грунт

N+1
Пазл сложился Пазл сложился

Квартира мечты в сталинском доме близ Тимирязевского лесопарка

AD
5 трогательных фактов про крокодилов 5 трогательных фактов про крокодилов

Пять увлекательных фактов, после которых ты начнешь уважать крокодилов

Maxim
«Белые карлики. Будущее Вселенной» «Белые карлики. Будущее Вселенной»

Отрывок из книги Алексея Левина об использовании белых карликов

N+1
Расизм в науке Расизм в науке

Книга «Превосходство» прослеживает пусть истории науки о расах

kiozk originals
Бамбуково-тростниковый стаканчик разложился наполовину за два месяца в земле Бамбуково-тростниковый стаканчик разложился наполовину за два месяца в земле

Одноразовая посуда, которая выигрывает у конкурентов

N+1
«Король» гормонов, гормон королей «Король» гормонов, гормон королей

Как мужской гормон тестостерон помогает женщинам похудеть

Худеем правильно
Где были твои глаза? Где были твои глаза?

Поучительнейшая история из частной практики чужой личной жизни

Tatler
Элементарно Элементарно

Эта калифорнийская резиденция стала подлинным гимном естественности

SALON-Interior
Не работают колонки на компьютере: что делать, если нет звука Не работают колонки на компьютере: что делать, если нет звука

Почему не работают колонки?

CHIP
Дарит прокрастинацию, чувство вины и забирает радость от жизни: почему список дел хуже расписания в календаре Дарит прокрастинацию, чувство вины и забирает радость от жизни: почему список дел хуже расписания в календаре

Вы встречали кого-то, кто выполняет всё, что обещал сделать за день?

VC.RU
Рассказ о жизни в карабахских бомбоубежищах Рассказ о жизни в карабахских бомбоубежищах

Рассказ из подземелья Нагорного Карабаха записала Армина Багдасарян

СНОБ
Нонконформист, космополит, мечтатель: вспоминаем творчество Бернардо Бертолуччи Нонконформист, космополит, мечтатель: вспоминаем творчество Бернардо Бертолуччи

Вспоминаем самые важные фильмы и сюжеты Бернардо Бертолуччи

Esquire
Как будущее России приняло образ бункера Как будущее России приняло образ бункера

Постоянная готовность к войне стала мировоззрением

СНОБ
Что делает город городом? Фрагмент новой книги директора лондонского Музея дизайна и историка архитектуры Деяна Суджича Что делает город городом? Фрагмент новой книги директора лондонского Музея дизайна и историка архитектуры Деяна Суджича

В книге «Язык городов» Деян Суджич обращается к фундаментальному понятию города

Esquire
Открыть в приложении