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

Эпоха радикальных перемен: автомобильные двигатели конца ХХ века Эпоха радикальных перемен: автомобильные двигатели конца ХХ века

К концу ХХ века в создании автомобильных двигателей внезапно назрела революция

Популярная механика
От «Сверхъестественного» до «Тьмы»: 7 мистических сериалов От «Сверхъестественного» до «Тьмы»: 7 мистических сериалов

Семь лучших телешоу, которые позволят ненадолго уйти от реальности

РБК
Подарок Гитлеру Подарок Гитлеру

Чтобы вручить этот подарок фюреру германская армия торопилась войти в Сараево

Дилетант
Почему психические проблемы могут казаться нам привлекательными? Почему психические проблемы могут казаться нам привлекательными?

Почему мы стремимся брать пример с героев, страдающих депрессией и зависимостями

Psychologies
Шагающий город Шагающий город

Жители Кируны, переезжая, решили взять с собой город

Вокруг света
10 самых памятных выступлений «Гражданина поэта» в исполнении Михаила Ефремова 10 самых памятных выступлений «Гражданина поэта» в исполнении Михаила Ефремова

Отрывки из проекта «Гражданин хороший» с участием Михаила Ефремова

Maxim
Судьба антидота Судьба антидота

Редкие люди невосприимчивы к змеиному яду. Как это возможно?

Вокруг света
Ни единой соринки! Ни единой соринки!

Универсальный гид по наведению порядка

Лиза
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
Мечты сбываются Мечты сбываются

Известные люди рассказывают о том, что хорошего случилось с ними в 2020 году

Домашний Очаг
Поставь смайлик: в чем секрет неотразимой улыбки? Поставь смайлик: в чем секрет неотразимой улыбки?

В чем заключается природа улыбки, почему и в каких ситуациях мы улыбаемся?

Psychologies
Правила жизни Михаила Жванецкого Правила жизни Михаила Жванецкого

Правила жизни писателя-сатирика и народного артиста РФ Михаила Жванецкого

Esquire
Какие пуховики и куртки сильно полнят — 9 моделей, которых лучше избегать Какие пуховики и куртки сильно полнят — 9 моделей, которых лучше избегать

Самые опасные фасоны, фактуры и расцветки пуховиков

Cosmopolitan
Боты против уток. Сможет ли искусственный интеллект избавить соцсети от Fake News Боты против уток. Сможет ли искусственный интеллект избавить соцсети от Fake News

Мы считаем, что интернет создан ради нас, но на деле его пользователи — боты

РБК
Феномен английского детектива — в книге Люси Уорсли «Чисто британское убийство». Публикуем ее фрагмент Феномен английского детектива — в книге Люси Уорсли «Чисто британское убийство». Публикуем ее фрагмент

Введение к книге Люси Уорсли "Чисто британское убийство"

Esquire
Протрезветь до понедельника Протрезветь до понедельника

Василий Степанов о крепости духа и крепком алкоголе в фильме «Еще по одной»

Weekend
Чужие среди чужих. Истории жителей карабахских деревень, которые отошли Азербайджану Чужие среди чужих. Истории жителей карабахских деревень, которые отошли Азербайджану

Истории людей, чьи дома за одну ночь оказались в другой стране

СНОБ
Роман RAMZES666 Кушнарев: «Я получал от игры удовольствие, и она начала приносить мне деньги» Роман RAMZES666 Кушнарев: «Я получал от игры удовольствие, и она начала приносить мне деньги»

Самый узнаваемый российский киберспортсмен рассказывает об индустрии видеоигр

GQ
Гедимин и его потомки Гедимин и его потомки

Все правители Москвы со времён Василия I были потомками литовских князей

Дилетант
Жизнь замечательной токсоплазмы Жизнь замечательной токсоплазмы

Говорят, что этот паразит играет тайную роль в жизни нашего общества

Популярная механика
Как добиваться финансовых и личных целей и не выгорать Как добиваться финансовых и личных целей и не выгорать

Можно ли добиваться своих целей без выгорания?

СНОБ
Гигантских летучих кускусов предложили разделить на три вида Гигантских летучих кускусов предложили разделить на три вида

Ученые предложили разделить гигантских летучих кускусов на три вида

N+1
Куклы не для игры Куклы не для игры

В традиционном народном творчестве заключены целительные возможности

Psychologies
Мадрид: от рассвета до заката Мадрид: от рассвета до заката

Давай отправимся в гастрономический марафон по испанской столице

Лиза
Совсем не лишний вес Совсем не лишний вес

С грустью разглядывая свои складочки на талии, вы впадаете в меланхолию… И зря!

Добрые советы
Бинокулярный радар помог беспилотному автомобилю четко видеть сквозь туман Бинокулярный радар помог беспилотному автомобилю четко видеть сквозь туман

Машинное обучение позволило точно определить габариты встречных машин

N+1
Опасен ли вейп: исследования ученых Опасен ли вейп: исследования ученых

Рост популярности вейпа — тенденция, несущая реальные риски для здоровья

РБК
Как безумный Майк Хьюз отправился за славой и погиб Как безумный Майк Хьюз отправился за славой и погиб

Пустыня Мохаве что-то шептала в темноте, пока Безумный Майк готовился к полету

Популярная механика
В свою пользу: как перестать соперничать с успешными родителями и начать жить В свою пользу: как перестать соперничать с успешными родителями и начать жить

Что, если родители добились успеха, а мы — нет?

Psychologies
В чем заключаются причины дислексии. Отрывок из книги Марианны Вулф В чем заключаются причины дислексии. Отрывок из книги Марианны Вулф

Отрывок из книги Марианны Вулф «Пруст и кальмар: Нейробиология чтения»

СНОБ
Открыть в приложении