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

За кулисами пуска За кулисами пуска

Старт космической ракеты – зрелище без преувеличения грандиозное

Популярная механика
Время действия сети: зачем нужна гигантская ловушка для птиц на Куршской косе Время действия сети: зачем нужна гигантская ловушка для птиц на Куршской косе

Куршская коса — старейшая в России орнитологическая станция

National Geographic
Подарок Гитлеру Подарок Гитлеру

Чтобы вручить этот подарок фюреру германская армия торопилась войти в Сараево

Дилетант
5 самых страшных космических происшествий 5 самых страшных космических происшествий

Космос осваивают силами лучших ученых, но катастрофы все равно случаются

Maxim
Тот самый остров Тот самый остров

Чтобы на Арубе закончился кризис, жители острова надумали стать счастливыми

Вокруг света
Песнь льда и пламени Песнь льда и пламени

Сказка «Серебряные коньки» станет звездным часом для этих питерских актеров

Vogue
Самый знаменитый монгол Самый знаменитый монгол

Чингисхан по праву входит в пантеон величайших завоевателей

Дилетант
«Взаперти»: фильм от режиссера «Поиска» о деструктивной материнской любви «Взаперти»: фильм от режиссера «Поиска» о деструктивной материнской любви

Рецензия на фильм «Взаперти», вторую работу Аниша Чаганти («Поиск»)

Forbes
Забытый защитник Москвы Забытый защитник Москвы

В 1382 году оборону Москвы возглавил литовский князь, внук Ольгерда

Дилетант
Стекло, которое замедляет свет Стекло, которое замедляет свет

Как физикам удалось замедлить свет?

Популярная механика
Охота на должников. Несколько историй от ГИБДД о злостных нарушителях Охота на должников. Несколько историй от ГИБДД о злостных нарушителях

ГИБДД отрыла охоту на злостных неплательщиков штрафов

РБК
7 самых-самых снимков Земли из космоса 7 самых-самых снимков Земли из космоса

Делать селфи у землян в ДНК

Maxim
Ветер перемен: как эмигрант с Украины заработал состояние в $1,5 млрд на «зеленой» энергетике в США Ветер перемен: как эмигрант с Украины заработал состояние в $1,5 млрд на «зеленой» энергетике в США

Польски эмигрировал в Америку из Киева с $500 в кармане и четырьмя чемоданами

Forbes
7 брендов General Motors, которых больше не существует 7 брендов General Motors, которых больше не существует

Вспоминаем, какими марками владела GM раньше: часть 1

Популярная механика
Феминитивы и культ языковой вертикали Феминитивы и культ языковой вертикали

Как не стыдиться феминитивов, откуда они берутся и как с ними уживаться

СНОБ
Марина Краснова Марина Краснова

Директор по продукту ВКонтакте руководит коллективом из более 200 разработчиков

Собака.ru
Книгоходовочка Книгоходовочка

Тур по самым выдающимся книжным магазинам мира

Elle
Мы с вами давно знакомы Мы с вами давно знакомы

Саксония – самый восточный регион Германии – всегда привлекала русских туристов

Лиза
В каких продуктах содержится витамин А и как восполнить его дефицит В каких продуктах содержится витамин А и как восполнить его дефицит

Витамин А выполняет множество важных функций в организме, но как его восполнить?

РБК
Неандертальцев уличили в сильном хвате Неандертальцев уличили в сильном хвате

Антропологи построили 3D-модель кисти неандертальца

N+1
Рыцарский орден госпитальеров свел леса вокруг польской деревни в позднем Средневековье Рыцарский орден госпитальеров свел леса вокруг польской деревни в позднем Средневековье

На это понадобилось всего пару сотен лет

N+1
Отпуск по обмену Отпуск по обмену

Восстановление дома 1485 года постройки

AD
«Мы сидим на грантовой игле»: как журналистка запустила программу реабилитации для людей с ДЦП «Мы сидим на грантовой игле»: как журналистка запустила программу реабилитации для людей с ДЦП

Интервью с основательницей проекта «Лига мечты» Натальей Белоголовцевой

Forbes
Почему ребенок плачет Почему ребенок плачет

Плач новорожденного - это надежный сигнал любого неблагополучия

9 месяцев
Литовцы или литвины? Литовцы или литвины?

Кто в большей степени имеет право считаться наследниками Великого княжества?

Дилетант
Котлета от Тимати: сколько можно заработать на франшизе Black Star Burger Котлета от Тимати: сколько можно заработать на франшизе Black Star Burger

Как сейчас работает Black Star Burger и можно ли заработать на этой франшизе?

Forbes
Как избавиться от зависти: 8 шагов к тому, чтобы перестать сравнивать себя с другими Как избавиться от зависти: 8 шагов к тому, чтобы перестать сравнивать себя с другими

Избавься от чувства постоянного неудовлетворения и начни жить своей жизнью

Playboy
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
Пять изобретений школьников, которым позавидуют стартаперы Пять изобретений школьников, которым позавидуют стартаперы

Перспективные технологические проекты, которые создали российский школьники

Популярная механика
Нейросеть напрямую определила пищевую ценность блюда по фотографии Нейросеть напрямую определила пищевую ценность блюда по фотографии

Новый алгоритм напрямую определяет содержание белков, жиров и углеводов в блюдах

N+1
Открыть в приложении