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

Памяти 11 сентября: очерк «Падающий человек» о самом известном снимке теракта в башнях-близнецах в Нью-Йорке Памяти 11 сентября: очерк «Падающий человек» о самом известном снимке теракта в башнях-близнецах в Нью-Йорке

О самом известном снимке теракта в башнях-близнецах в Нью-Йорке

Esquire
7 фактов о Стивене Хокинге, которых вы не знали 7 фактов о Стивене Хокинге, которых вы не знали

Стивен Хокинг писал детские книги и был дерзким водителем инвалидной коляски

Популярная механика
Подарок Гитлеру Подарок Гитлеру

Чтобы вручить этот подарок фюреру германская армия торопилась войти в Сараево

Дилетант
10 вопросов к Уиллему Дефо 10 вопросов к Уиллему Дефо

Уиллем Дефо – главный характерный актер Голливуда и культовая фигура

Playboy
Ту-4: советская копипаста, которая, возможно, спасла миллионы жизней Ту-4: советская копипаста, которая, возможно, спасла миллионы жизней

Как инженеры Туполева американский бомбардировщик копировали

Maxim
Рейтинг доверия Рейтинг доверия

Дмитрий Марков — о рисках и преимуществах биометрических систем

РБК
Новое чувство астрофизики Новое чувство астрофизики

Миссия LISA станет самым большим научным инструментом в истории человечества

Популярная механика
Пангея завтрашнего дня: могут ли континенты снова объединиться Пангея завтрашнего дня: могут ли континенты снова объединиться

Пангея – не единственный суперконтинент в истории Земли

Популярная механика
«У меня мало друзей, потому что много денег» «У меня мало друзей, потому что много денег»

Мы все с детства усвоили, что дружбу за деньги не купишь

Psychologies
Как одна исповедь изничтожила акциониста Павленского. И почему для гражданского общества это пшик Как одна исповедь изничтожила акциониста Павленского. И почему для гражданского общества это пшик

Бывшая жена Павленского выпустила книгу о своих отношениях с художником

СНОБ
Значимые следы: как любители грубых ботинок меняли историю Значимые следы: как любители грубых ботинок меняли историю

Рассказываем о шести главных бунтарях в истории ХХ и XXI веков

Esquire
Вас предали? Начните снова доверять себе Вас предали? Начните снова доверять себе

Будучи обманутыми близкими, многие отгораживаются от всех и особенно от себя

Psychologies
Все течет, ничто не остается на месте Все течет, ничто не остается на месте

Как найти свое место в этой жизни? Как узнать, куда плыть?

Psychologies
Личная эффективность по-настоящему Личная эффективность по-настоящему

Как победить стресс и начать жить с удовольствием

СНОБ
Электроды на лице и шее позволили нейросети озвучить беззвучную речь Электроды на лице и шее позволили нейросети озвучить беззвучную речь

Алгоритм научили считывать сокращения мышц во время беззвучной речи

N+1
От наркотиков к признанию: крутые рэперы, которые начали путь с криминала От наркотиков к признанию: крутые рэперы, которые начали путь с криминала

Рэперы, сумевшие выбраться из нищеты и криминальных гетто в большой шоу-бизнес

Cosmopolitan
Руки дошли: как будут выглядеть новейшие протезы и можно ли управлять ими силой мысли Руки дошли: как будут выглядеть новейшие протезы и можно ли управлять ими силой мысли

Когда потеря руки или ноги не конец привычной жизни, а начало новой

Esquire
Из воды и гидрогеля сделали энергосберегающее умное окно Из воды и гидрогеля сделали энергосберегающее умное окно

Это окно может становиться непрозрачным, а также сохранять полученное тепло

N+1
10 имен из мира компьютерных игр, которые должен знать каждый 10 имен из мира компьютерных игр, которые должен знать каждый

Имена этих гениев игровой индустрии будут изучать в школе

Maxim
Выпускница Гарварда родом из СССР: чем известна новый президент Молдавии Майя Санду Выпускница Гарварда родом из СССР: чем известна новый президент Молдавии Майя Санду

Что известно о карьере, политических взглядах и достижениях президентки Молдавии

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

Разбираемся, что такое рассеянный склероз и можно ли его вылечить

РБК
Что такое edge computing и почему все внезапно заговорили о «туманных вычислениях» Что такое edge computing и почему все внезапно заговорили о «туманных вычислениях»

И стало облако туманом

Maxim
Екатерина Климова: «Вполне возможно второй раз войти в одну и ту же реку» Екатерина Климова: «Вполне возможно второй раз войти в одну и ту же реку»

Екатерина Климова: «Все в жизни возможно, было бы желание...»

Караван историй
Почему ребенок плачет Почему ребенок плачет

Плач новорожденного - это надежный сигнал любого неблагополучия

9 месяцев
Правила жизни Олдоса Хаксли Правила жизни Олдоса Хаксли

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

Esquire
«Почему нам сложно вас понять»: конфликт в паре глазами мужчин «Почему нам сложно вас понять»: конфликт в паре глазами мужчин

Попробуем рассмотреть семейный конфликт так, как его часто видят мужчины

Psychologies
Отрывок из нового романа Тове Дитлевсен «Юность» — о том, как героиня ищет себя, пока Гитлер собирается развязать Вторую мировую войну Отрывок из нового романа Тове Дитлевсен «Юность» — о том, как героиня ищет себя, пока Гитлер собирается развязать Вторую мировую войну

Первая и вторая главы из романа Тове Дитлевсен «Юность»

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
Мифы и легенды о Байкале Мифы и легенды о Байкале

Вспоминаем бурятские легенды и научные факты о суровом «сибирском море»

Культура.РФ
Влюби в себя камеру: как круто получаться на откровенных кадрах — 7 фотопримеров Влюби в себя камеру: как круто получаться на откровенных кадрах — 7 фотопримеров

Эксперт рассказывает, как научиться хорошо выглядеть на откровенных фото

Cosmopolitan
Открыть в приложении