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
Старый — значит надежный: почему некоторые вещи с годами становятся только красивее и как они стали модными Старый — значит надежный: почему некоторые вещи с годами становятся только красивее и как они стали модными

Рассказываем, как старение вещей из досадной неизбежности превратилось в тренд

Esquire
Подарок Гитлеру Подарок Гитлеру

Чтобы вручить этот подарок фюреру германская армия торопилась войти в Сараево

Дилетант
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
«Умное» всё, беспилотники «Яндекса» и телевизоры, опережающие время: какие гаджеты изменят нашу жизнь в 2020-м «Умное» всё, беспилотники «Яндекса» и телевизоры, опережающие время: какие гаджеты изменят нашу жизнь в 2020-м

Пять перспективных тенденций наступившего года — в нашей подборке

Forbes
Главные современные хоррор-режиссеры Главные современные хоррор-режиссеры

Кого мы должны благодарить за мурашки по коже и страх темноты и клоунов

GQ
Анна Седокова Анна Седокова

Наверное, она уже привыкла к эпитетам «горячая», «аппетитная», «сочная»

Playboy
Что нужно знать о Маргерит Литтман — светской даме, активистке и прототипе героини Одри Хепберн Что нужно знать о Маргерит Литтман — светской даме, активистке и прототипе героини Одри Хепберн

Именно она вдохновила Трумена Капоте на историю «Завтрака у Тиффани»

Esquire
Тонкости «Перезагрузки»: как стилисты преображают участниц шоу — фото до и после Тонкости «Перезагрузки»: как стилисты преображают участниц шоу — фото до и после

Стилист и визажист рассказывают о лайфхаках, которые помогут отлично выглядеть

Cosmopolitan
«Луна. История будущего» «Луна. История будущего»

Отрывок из книги Оливера Мортона об естественном спутнике Земли

N+1
Народная медицина на Руси Народная медицина на Руси

В виде кого крестьяне представляли лихорадку и как ее лечили?

Культура.РФ
5 самых эпичных рукотворных объектов для экстремальных видов спорта 5 самых эпичных рукотворных объектов для экстремальных видов спорта

Быстрее, выше, глубже!

Maxim
Разделяй и властвуй: зачем государства пытаются ограничить IT-компании Разделяй и властвуй: зачем государства пытаются ограничить IT-компании

IT-компании превратились в конкурентов государств

Forbes
«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.
Цифровой минимализм Цифровой минимализм

Фокус и осознанность в шумном мире

kiozk originals
Последний месяц мы постоянно слышим о Моргенштерне. В чем его феномен Последний месяц мы постоянно слышим о Моргенштерне. В чем его феномен

Углубились в биографию Моргенштерна и разобрались, на чем держится его успех

РБК
Групповая терапия: 12 советов, как получить от нее максимальную пользу Групповая терапия: 12 советов, как получить от нее максимальную пользу

Извлечь максимум пользы из работы в группе и помочь своему ментальному здоровью

Psychologies
Псилоцибин помог при мигрени Псилоцибин помог при мигрени

Клиническое исследование показало эффективность псилоцибина при мигрени

N+1
Древнейшая жизнь на Земле: биологическая революция Древнейшая жизнь на Земле: биологическая революция

С образования нашей планеты до зарождения первых форм жизни прошло мало времени

Популярная механика
Египтологи разгадали тайну мумий, найденных еще в 1615 году Египтологи разгадали тайну мумий, найденных еще в 1615 году

Даже спустя тысячи лет тайны Древнего Египта продолжают волновать человечества

Популярная механика
Правила жизни Олдоса Хаксли Правила жизни Олдоса Хаксли

Правила жизни автора романа-антиутопии «О дивный новый мир» Олдоса Хаксли

Esquire
Ананасы в шампанском — это пульс вечеров! Ананасы в шампанском — это пульс вечеров!

О литературном и гастрономическом вкусе Серебряного века

Наука и жизнь
Кто инициировал путь «из варяг в греки»? Кто инициировал путь «из варяг в греки»?

Путь «из варяг в греки» стал главным для формирования древнерусского государства

Культура.РФ
Земля занебесная Земля занебесная

Зачем мы продолжаем изучать лунный грунт

N+1
5 самых смертоносных бриллиантов в истории 5 самых смертоносных бриллиантов в истории

Ты и раньше обходил ювелирные магазины стороной, а теперь будешь их избегать!

Maxim
Дебютный роман Салли Руни «Разговоры с друзьями» впервые выходит на русском языке. Публикуем его фрагмент Дебютный роман Салли Руни «Разговоры с друзьями» впервые выходит на русском языке. Публикуем его фрагмент

Отрывок из романа Салли Руни, в котором выражены чувства поколения Z

Esquire
Напустил туман Напустил туман

Георгианский особняк в Лондоне и традиционный английский интерьер

AD
Девичьи грезы Девичьи грезы

Хозяйка этой квартиры мечтала воссоздать обстановку своего детства

AD
Двигатель EmDrive: нарушая законы физики Двигатель EmDrive: нарушая законы физики

Этот электромагнитный двигатель опровергает принципы известной нам физики

Популярная механика
«Около Руанды и позади Узбекистана»: почему необходимо поддерживать женское предпринимательство в России «Около Руанды и позади Узбекистана»: почему необходимо поддерживать женское предпринимательство в России

Новые ролевые модели для женщин и женское предпринимательство в России

Forbes
Открыть в приложении