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
«Парень он, конечно, неплохой…» Что не так с Льюисом Хэмилтоном и его чемпионскими титулами «Парень он, конечно, неплохой…» Что не так с Льюисом Хэмилтоном и его чемпионскими титулами

Размышления о Льюисе Хэмилтоне — чемпионе-рекордсмене «Формулы-1»

Maxim
Тайна форсажного пламени Тайна форсажного пламени

Что такое форсаж?

Популярная механика
Найдена странная галактика, продолжающая порождать звезды вопреки чудовищной черной дыре в центре Найдена странная галактика, продолжающая порождать звезды вопреки чудовищной черной дыре в центре

Эта галактика сумела продолжить образование новых звезд

Популярная механика
Правнук Суворова Правнук Суворова

Нередко одна атрибуция помогает затем совершить новые открытия

Дилетант
Почему хочется сходить в туалет, когда нервничаешь: объяснение уролога Почему хочется сходить в туалет, когда нервничаешь: объяснение уролога

Какая связь между этими двумя состояниями?

Playboy
Орудия пыток Орудия пыток

Для допросов с применением пыток были придуманы самые разные приспособления

Дилетант
Звезды, потерявшие детей: Ирина Безрукова, Джон Траволта и другие Звезды, потерявшие детей: Ирина Безрукова, Джон Траволта и другие

10 трагических историй о звездах, которые пережили своих детей

Cosmopolitan
Почему больше не производят смартфоны со съемными батареями Почему больше не производят смартфоны со съемными батареями

Почему съемные аккумуляторы остались в прошлом?

Популярная механика
Скука как путь к новым идеям Скука как путь к новым идеям

Скука ассоциируется у нас с чем-то неприятным, негативным, а зря

Psychologies
10 самых странных фирм в мире 10 самых странных фирм в мире

Самые странные способы зарабатывать деньги

Maxim
Жизнь в космосе скрывают подледные океаны: цивилизации глубин Жизнь в космосе скрывают подледные океаны: цивилизации глубин

Разумные формы жизни на других планетах могут обитать в подледных океанах

Популярная механика
Культурный слой советского периода: Майя Кучерская о «Секретиках» Петра Алешковского Культурный слой советского периода: Майя Кучерская о «Секретиках» Петра Алешковского

Книга «Секретики» напрашивается на каламбур — но она действительно «с секретом»

Школа Masters
Группа В: нехватку ликвидировать Группа В: нехватку ликвидировать

Недостаток витаминов группы В опасен для организма. Как с ним бороться?

Здоровье
Битва дискаунтеров: как «Магнит» и X5 Retail Group конкурируют на рынке супердешевых товаров Битва дискаунтеров: как «Магнит» и X5 Retail Group конкурируют на рынке супердешевых товаров

Через пять лет на жесткие дискаунтеры будет приходиться 10% розницы

Forbes
Одновременная линька маховых перьев облегчила птицам отказ от полета Одновременная линька маховых перьев облегчила птицам отказ от полета

Ученые выяснили причину, по которой птицы становятся нелетающими

N+1
Нефертити и Мария-Антуанетта: дизайнер показал, как они выглядели бы сейчас Нефертити и Мария-Антуанетта: дизайнер показал, как они выглядели бы сейчас

Тебе было интересно, как выглядели бы исторические личности, живи они сейчас?

Cosmopolitan
Умная почка Умная почка

Почки создают условия для высокой эффективности работы клеток всех органов

Наука и жизнь
С миру по нитке С миру по нитке

Разочаровавшись в моде, Азиза Азим запустила собственную марку

Vogue
Любимые рецепты Лали Чочия. Маффины из тыквы Любимые рецепты Лали Чочия. Маффины из тыквы

Лали Чочия делится рецептом сытных и полезных тыквенных маффинов

Seasons of life
Марго Робби Марго Робби

Ни одна из голливудских актрис не будоражит наши чувства так, как Марго Робби

Playboy
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
«В стране террор, люди боятся ехать в офис»: зачем белорусские IT-предприниматели перевозят сотрудников в другие страны и сколько это стоит «В стране террор, люди боятся ехать в офис»: зачем белорусские IT-предприниматели перевозят сотрудников в другие страны и сколько это стоит

Белорусские IT-компании, которые решились на переезд за рубеж

Forbes
Город без нагромождений Город без нагромождений

Новое оборудование для сотовых сетей не портит городских пейзажей

РБК
«Математика с дурацкими рисунками. Идеи, которые формируют нашу реальность» «Математика с дурацкими рисунками. Идеи, которые формируют нашу реальность»

Отрывок из книги Бена Орлина, которая поможет вам легко понять математику

N+1
Как сделать девушке приятно, не залезая к ней в постель, да еще и заработать Как сделать девушке приятно, не залезая к ней в постель, да еще и заработать

Умеешь починить розетку и прибить к холодильнику полку?

Maxim
Брачные контракты, полицейские с собаками, первые забастовки и еще 6 фактов о Древнем Египте, которых вы могли не знать Брачные контракты, полицейские с собаками, первые забастовки и еще 6 фактов о Древнем Египте, которых вы могли не знать

Что вы знаете о Египте?

Популярная механика
Инопланетная жизнь глазами ученых: космический дарвинизм Инопланетная жизнь глазами ученых: космический дарвинизм

У биологов из Оксфорда есть своя концепция инопланетной жизни

Популярная механика
Мода мужского рода Мода мужского рода

Зинаида Пронченко о монстрах, которые прячутся в шкафах российских мужчин

GQ
9 частей вашего тела, о которых вы наверняка ничего не знали 9 частей вашего тела, о которых вы наверняка ничего не знали

Уверены, что хорошо знаете все укромные уголки вашего тела?

Популярная механика
Открыть в приложении