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

«Добрый» диктатор «Добрый» диктатор

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

Дилетант
Саудовская Аравия Саудовская Аравия

Люди, прошлое, религия, противоречия – и будущее

kiozk originals
Подарок Гитлеру Подарок Гитлеру

Чтобы вручить этот подарок фюреру германская армия торопилась войти в Сараево

Дилетант
Наличие смысла жизни и самоконтроль помогают справиться со стрессом из-за пандемии Наличие смысла жизни и самоконтроль помогают справиться со стрессом из-за пандемии

Что помогает людям справиться со стрессом и пережить кризис

Inc.
«Никто не понимает, на чём мы зарабатываем. И слава богу!»: чем примечателен бизнес Fix Price с оценкой в $6 млрд «Никто не понимает, на чём мы зарабатываем. И слава богу!»: чем примечателен бизнес Fix Price с оценкой в $6 млрд

Рассказываем, что известно о сети Fix Price, ее владельцах и доходах

VC.RU
Вечерний алкоголь и частые перекусы: 4 безболезненных способа избавиться от вредных привычек Вечерний алкоголь и частые перекусы: 4 безболезненных способа избавиться от вредных привычек

Пора взяться за себя!

Playboy
Один на всех Один на всех

Максим Семеляк обнаруживает сбывшиеся пророчества в фильме «Брат 2»

Esquire
10 советов, которые помогут вам сформировать здоровое отношение к технологиям 10 советов, которые помогут вам сформировать здоровое отношение к технологиям

Зои Астон укажет путь к разумным взаимоотношениям с экранами ваших устройств

GQ
Ева без рая Ева без рая

Ева Грин встретилась на руинах старой Европы с Алексеем Тархановым

Tatler
Как два программиста из России зарабатывают миллионы долларов на виртуальной обстановке квартир Как два программиста из России зарабатывают миллионы долларов на виртуальной обстановке квартир

Созданный ими под себя сервис Planner 5D привлек $1,5 млн инвестиций

Forbes
«Наша платформа — это eBay для интеллектуальной собственности» «Наша платформа — это eBay для интеллектуальной собственности»

Что происходит на музыкальном B2B-рынке?

Forbes
Блок питания Блок питания

Арина Кузьмина получила диплом health-коуча и заглянула в наши тарелки

Tatler
Со знаком качества Со знаком качества

Экскурс в 20‑е годы прошлого столетия — современная вариация на тему ар-деко

SALON-Interior
История одного посещения История одного посещения

Мария Степанова о неизвестной встрече на высшем уровне

Weekend
Gartner назвала 10 способов быстро сократить расходы на ИТ в кризис Gartner назвала 10 способов быстро сократить расходы на ИТ в кризис

Как управлять затратами на ИТ в кризис

Inc.
Гаджеты = лишний вес Гаджеты = лишний вес

Учёные: активное использование гаджетов может стать причиной лишнего веса

Здоровье
Что такое нейроэстетика, или как наш мозг воспринимает искусство Что такое нейроэстетика, или как наш мозг воспринимает искусство

Оказывается, художники – те же исследователи

GQ
Андрей Алексеенко: «Кровеносная система» бизнеса. Почему предпринимателям нужно обратить внимание на аналитику данных Андрей Алексеенко: «Кровеносная система» бизнеса. Почему предпринимателям нужно обратить внимание на аналитику данных

Рынок аналитики данных развивается стремительными темпами

СНОБ
«Я легкий на подъем человек» «Я легкий на подъем человек»

Анжелика Варум, несмотря на все сложности карантинного времени, успела немало

OK!
Никита Кукушкин: «Свои желания я исполняю сам» Никита Кукушкин: «Свои желания я исполняю сам»

Актер театра и кино – о новогодних сюрпризах и разочарованиях

Cosmopolitan
Старина DJ Groove: ничего положительного из локдауна я не вынес Старина DJ Groove: ничего положительного из локдауна я не вынес

Playboy задал 25 коротких вопросов легендарному Груву

Playboy
Адвокат дьяволов Адвокат дьяволов

История адвоката, спасавшего диктаторов и тиранов

GQ
Как научить ребенка бережно относиться к деньгам Как научить ребенка бережно относиться к деньгам

Ребенка нужно с детства учить финансовой грамотности

СНОБ
Мало, мало, мало огня Мало, мало, мало огня

Год, когда непостижимость божественного замысла включилась на максимум

Tatler
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

Знакомимся поближе с актером, который может сыграть Гриндевальда

Cosmopolitan
Север, юг, запад, восток: как определить свой психотип и что носить Север, юг, запад, восток: как определить свой психотип и что носить

Определяем свой типаж и на его основании учимся выбирать одежду

Cosmopolitan
Орели Валонь: Наши очаровательные невестки. Первая глава Орели Валонь: Наши очаровательные невестки. Первая глава

Отрывок из книги Орели Валонь «Наши очаровательные невестки»

СНОБ
Самые опасные алкогольные сочетания Самые опасные алкогольные сочетания

Что хуже — красное вино с водкой или текила с пивом?

Maxim
Рассеянный склероз: причины, симптомы и лечение Рассеянный склероз: причины, симптомы и лечение

Разбираемся, что такое рассеянный склероз и можно ли его вылечить

РБК
Открыть в приложении