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
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
Тайна форсажного пламени Тайна форсажного пламени

Что такое форсаж?

Популярная механика
У протеста — женское лицо. Портреты белорусских женщин — в фотопроекте Юлии Шабловской и эссе писателя Евгения Бабушкина о тайной женской силе У протеста — женское лицо. Портреты белорусских женщин — в фотопроекте Юлии Шабловской и эссе писателя Евгения Бабушкина о тайной женской силе

Эссе о тайной женской силы Белоруссии и фотографии протестующих женщин

Esquire
Короли неба Короли неба

Реактивный моделизм не зря называют королевским видом спорта

Популярная механика
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
Слайд-шоу Слайд-шоу

Новые разработки и прототипы

Популярная механика
Отпуск по обмену Отпуск по обмену

Восстановление дома 1485 года постройки

AD
История ученых, ставших фантастами: Дерек Кюнскен и Марк Лоуренс История ученых, ставших фантастами: Дерек Кюнскен и Марк Лоуренс

Дерек Кюнскен и Марк Лоуренс — биолог и математик, ставшие писателями-фантастами

Популярная механика
К баллистическому будущему К баллистическому будущему

Траектория движения космических аппаратов строится с учетом разных соображений

Популярная механика
Курсы для беременных: как выбрать школу для будущих мам? Курсы для беременных: как выбрать школу для будущих мам?

Врачи-гинекологи рекомендуют будущим мамам посещать курсы для беременных

9 месяцев
Новая роскошь Новая роскошь

Как экостиль может быть люксовым

SALON-Interior
С миру по нитке С миру по нитке

Разочаровавшись в моде, Азиза Азим запустила собственную марку

Vogue
Интервью с художественным руководителем ЦИМа Дмитрием Волкостреловым Интервью с художественным руководителем ЦИМа Дмитрием Волкостреловым

Дмитрий Волкострелов — о феномене большой русской литературы

СНОБ
Кто я?! Кто я?!

Никита Ефремов рассказал о бережном отношении к себе и своему делу

OK!
Чтобы дважды не вставать Чтобы дважды не вставать

Редактор Glamour проверила на себе новшества пластической хирургии

Glamour
8 случаев, когда матчи были прерваны самым курьезным образом 8 случаев, когда матчи были прерваны самым курьезным образом

В эти матчи вмешался веселый случай

Maxim
SpaceX вновь доставила на МКС астронавтов на корабле Crew Dragon. В чем его уникальность SpaceX вновь доставила на МКС астронавтов на корабле Crew Dragon. В чем его уникальность

Большой скачок для США в сторону от российских ракет

Maxim
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
Как начать медитировать: лайфхаки для начинающих Как начать медитировать: лайфхаки для начинающих

Какой бывает медитация и есть ли ограничения?

Psychologies
«В общении рождается энергия» «В общении рождается энергия»

Ольга Сыроватская — об амбициозных планах и любви к жизни

OK!
Прокачай себя! Тренировка c REBOOT LIVE # 7. Программа Arms&Shoulders Прокачай себя! Тренировка c REBOOT LIVE # 7. Программа Arms&Shoulders

Новый цикл упражнений: для мышц рук, спины, плечевого пояса

Maxim
Михаил Гончаров, «Теремок»: «Сейчас спасают не бизнес, а государственный бюджет и бюджетников» Михаил Гончаров, «Теремок»: «Сейчас спасают не бизнес, а государственный бюджет и бюджетников»

Михаил Гончаров рассказал, почему больше не критикует решения чиновников

Inc.
Как будто нам было мало: 10 лучших сериалов и фильмы ужасов 2020-го Как будто нам было мало: 10 лучших сериалов и фильмы ужасов 2020-го

Подборка самых жутких, леденящих кровь фильмов и сериалов 2020 года

Cosmopolitan
Антибиотики оказались опасны для младенцев Антибиотики оказались опасны для младенцев

Чем антибиотики опасны для детей

Популярная механика
Как носить пальто поверх теплой одежды и небрежно повязывать шарф — учимся у Венсана Касселя Как носить пальто поверх теплой одежды и небрежно повязывать шарф — учимся у Венсана Касселя

Венсан Кассель — мастер непринужденных, расслабленных, даже небрежных образов

Esquire
Прорицатель или симулянт: 6 сугубо научных фактов о Нострадамусе, которых вы могли не знать Прорицатель или симулянт: 6 сугубо научных фактов о Нострадамусе, которых вы могли не знать

Кем же был Нострадамус — образованным шарлатаном или все-таки истинным пророком?

Популярная механика
Общежитие для зумеров: что такое TikTok-дома и кто на них зарабатывает Общежитие для зумеров: что такое TikTok-дома и кто на них зарабатывает

Как 15-секундные ролики о совместном быте зумеров стали новым трендом в сети

Forbes
Третье поколение Nissan X-Trail Третье поколение Nissan X-Trail

Автомобиль, который в буквальном смысле возродил Nissan

4x4 Club
Иллюзия успеха Иллюзия успеха

Четыре истории о талантливых мастерах пускать пыль в глаза

Популярная механика
Открыть в приложении