Техническая история двигателя внутреннего сгорания

Популярная механикаАвто

В поисках максимальных возможностей

Трудно найти более популярную у любителей технической истории тему, чем эволюция двигателей внутреннего сгорания. Тысячи страниц посвящены шагам, пройденным от первого газового поршневого двигателя британца Барбера, датируемого 1799 годом, до новейших агрегатов из самых современных материалов, управляемых сложной электроникой, сочетающих различные циклы. Соревнование идей и конструкций, успехи и тупиковые эксперименты — чего только не было на этом двухсотлетнем пути. Но тем и хороша история, что взглянуть на нее можно под разными углами.

Более полувека потребовалось, чтобы пройти от бывшего, скорее, теоретической разработкой двигателя Барбера или появившегося через пару лет двигателя Франсуа де Бонне (Лебона) с воспламенением от электрической искры, через появление в 1807 году водородного двигателя Франсуа Исаака де Риваза (еще не имевшего кривошипно-шатунного механизма) — до реально пригодного в коммерческом использовании и выпускавшегося серийно двигателя Жана Этьена Ленуара (1860 год) или заложившего базовый принцип (тот самый «цикл Отто») работы большинства современных ДВС четырехтактного двигателя Николаса Отто (1862 год).

3837ffda8274ae806d63bb3e4eb0f3cf.jpg
Двигатель Ленуара

Но дальше технологический прорыв приобрел лавинообразные масштабы. Тем более что, пока Ленуар разрабатывал оказавшиеся необходимыми для своей конструкции системы охлаждения и смазки, в 1866 году в США была запатентована первая в истории рецептура моторного масла на основе нефти. Это сделал врач Джон Эллис, экспериментировавший с нефтью в медицинских целях и оценивший ее «скользкость», а затем сумевший восстановить при помощи такой смазки работу заклинившей паровой машины.

И вряд ли прогресс оказался бы столь стремительным, если бы не конкуренция. Конечно, в те годы речь о конкуренции, которую мы видим на современном рынке, еще не шла. Но уже в середине 60-х годов XIX века преимуществом двигателей внутреннего сгорания подавалась их компактность по сравнению с основными конкурентами тех лет — паровыми машинами. А двигателем Ленуара конкурентная борьба была в итоге проиграна за счет более совершенной конструкции двигателя Отто. Оптимальные габариты, надежность и практичность — успех сопутствовал лишь тем, кто мог найти удачное сочетание этих качеств.Прорыв стал обретать масштабы, когда двигатели внутреннего сгорания начали приспосабливать для транспортных средств. Это, кстати, тоже было во многом обусловлено началом применения в качестве топлива нефтепродуктов. 1855 год — Готлиб Даймлер патентует мотоцикл с бензиновым двигателем. Про появление в 1862-м двигателя Отто уже упоминалось. 1864 год — Зигфрид Маркус изобретает одноцилиндровый карбюраторный двигатель и использует его на практике: его «самоходная повозка» оказалась способна разогнаться до 16 км/ч. Еще через девять лет Джордж Брайтон представляет двухцилиндровый двигатель и дорабатывает его для работы на бензине. 1886 год — появляется на свет «прародитель всех автомобилей», трехколесный экипаж Карла Бенца. 1892-й — патентует «двигатель с самовоспламенением смеси воздуха с жидким топливом за счет теплоты, выделяющейся при сжатии», Рудольф Дизель. Старт новой эпохе был дан.

0b6ed68befebf54eb88b5908dc8907b1.jpg
Двигатель Рудольфа Дизеля

Параллельно в России в 1879 году Огнеслав Костович начинает разработку, в 1885-м завершает испытания и к 1892-му получает американский, британский и российский патенты на бензиновый двигатель для дирижаблей и подводных лодок: 8-цилиндровый «оппозит» с электрическим зажиганием, смазочными масленками и водяным охлаждением. Характеристики по тем временам впечатляли: при массе 240 кг мощность в «авиационном» варианте составляла 80 л. с. Для сравнения: «Моторвагены» Бенца развивали 1−3 силы в зависимости от версии, а 2,8-литровый двигатель легендарной «жестянки Лиззи» — открывшего через два десятилетия эпоху автомобилизации США Ford Model T, выдавал 20 л. с. Увы, судьба двигателя Костовича не сложилась — «целевой» проект дирижабля «Россия» завершился неудачей, для других вариантов «транспортного» применения агрегат плохо подходил, а вскоре и вовсе попал как военная разработка под гриф секретности на долгие годы. Это был тоже пример проигранной конкурентной борьбы.22 км/ч — именно такую максимальную скорость (средняя составила 17 км/ч) смог развить «самобеглый паромобиль» маркиза Альбера де Диона — «Де Дион Бутон» — самый быстрый в первых в истории автомобильных соревнованиях, состоявшихся 22 июля 1894 года. На старте этого заезда по маршруту Париж — Руан (126 км) собрались 14 «бензиновых» автомобилей и 7 паровиков. А заявлялось много больше — 102! Среди них 39 автомобилей с ДВС, 28 — с паровыми установками, по пять электромобилей и автомобилей с ныне почти забытыми пневматическими (!) двигателями. Еще 25 технические контролеры были вынуждены просто отнести к категории «другие» (не воспринимать же всерьез некое подобие автобуса, приводимого в движение… усилиями пассажиров).

3928d1374e8322b460ec5100c7c498d4.jpg

Все это разнообразие отсеялось в ходе технических инспекций и отборочных заездов, ведь для прохождения дистанции давался жесткий лимит — восемь с половиной часов. Тогда стояла задача продемонстрировать возможности «самобеглых колясок» в принципе — в технических особенностях разбирались единицы, а вот побаивалось «чуда техники» (ну или «исчадия ада») абсолютное большинство. Поэтому ставка делалась на надежность, даже судьба главного приза была решена не спортом, а именно этой политикой — он достался не быстрейшему «Де Дион Бутон», а был разделен между признанными имеющими «наилучшую комбинацию безопасности, экономии и удобства в управлении» (это цитата) «Панар-Левассор» и «Пежо» с бензиновыми трех- или четырехсильными двигателями Daimler. Кстати, если из «бензиновых» до финиша добрались все, то из семи «паровиков» в Руан прибыли лишь три.

На рубеже XIX и XX веков автомобили с бензиновыми двигателями внутреннего сгорания в реальности вытеснили все остальные конструкции с массового рынка. Наступила эпоха их конкуренции между собой. Надежность, мощность и практичность — при более-менее схожести базовой концепции производители решали задачу каждый по-своему.Многие барьеры было бы просто невозможно преодолеть без параллельного развития смазок, топлив, других технологических жидкостей. Даже для самых первых ДВС использовать масла для паровых машин — так называемые остаточные, самые тяжелые и густые, которые можно приготовить из нефти с добавлением животных или растительных жиров, — было уже нельзя. В конце XIX века использовали простое машинное масло. Но его подверженность окислению с образованием обильных отложений требовала замены масла через несколько сотен километров. Для участника «Париж — Руан» это был бы более чем достаточный «ресурс», а вот для простого владельца Ford Model T — уже нет. Именно для Model T был заключен один из первых в истории контрактов на централизованную поставку масла для конвейерной сборки (такое «первенство» вполне логично, поскольку конвейер как метод производства автомобилей первым и внедрил Генри Форд).

bc2cbb27b1b851d8310b31327d39147a.jpg
«Жестянка Лиззи»

Автопроизводитель подписал его в 1914 году с английской компанией Castrol, пятью годами ранее начавшей под этим брендом выпускать масла для автомобильных, мотоциклетных и особо нагруженных — авиационных и гоночных — двигателей. Кстати, двигатель «Жестянки Лиззи» вовсе не имел масляного насоса, которому вскоре предстояло стать необходимым узлом — здесь смазка осуществлялась разбрызгиванием специальными «черпачками» и самотеком. Как, впрочем, и на двигателях куда более дорогих автомобилей тех лет.

Развивались не только технологии двигателей — совершеннее становились и другие узлы автомобилей. А значит, можно было пробовать сделать еще более мощный двигатель и за счет этого обойти — на трассе соревнований или в объемах продаж — конкурентов.

Гонки становились идеальной демонстрацией технических достижений, и их популярность росла. Еще до Первой мировой войны началась история европейских Гран-при и американских 500-мильных гонок. Война отбросила Старый Свет назад, и на какое-то время вперед вырвались американские инженеры. В Гран-при на трассе в Ле-Мане в 1921 году уверенно победил пилот из США Джимми Мерфи за рулем американского же роскошного Duesenberg Model A. Этот автомобиль был легче европейских соперников, но при этом мощнее.Рядная нижневальная «восьмерка» (Straight-eight) с двумя клапанами на цилиндр серийного Duesenberg — кстати, первый такой серийный (у гоночного мощность была увеличена почти вдвое) двигатель в США — имела объем 4,3 л и при этом выдавала 88 л. с. По нынешним временам — удивительно небольшая мощность, не правда ли? Не менее поразительно малой выглядит сейчас и степень сжатия — 5:1. А вот крутящий момент 230 Нм для атмосферного 4,3-литрового двигателя кажется маловат, но не пугающе. Кстати, в этом карбюраторном двигателе уже применялась полноценная система смазки — не «разбрызгиванием и самотеком», а под давлением.

cd85170887a0878a7c4552e54e17d23e.jpg
Duesenberg Model A, 1921 г.

Большие по объему двигатели «американской» школы были тяговиты и надежны — ведь внутренние нагрузки здесь были умереннее, а если говорить не о гонках, а о повседневном применении — еще и неприхотливы в плане топлива и смазок. Не зря же фраза «No replacement for displacement!» («Ничто не заменит рабочий объем!») на многие десятилетия стала лозунгом американского автомобилестроения.

Европейская же инженерная школа пошла иным путем. Еще в 1913 году Peugeot L76 имел огромный рабочий объем двигателя — 7,6 л, выдававшего 175 л. с. (то есть удельная мощность составляла 23 л. с./л). А соперники из FIAT использовали и вовсе 14,1-литровый двигатель мощностью 200 л. с. — его удельная мощность была лишь 14,3 л. с./л. Но уже в 1922 году FIAT представил невероятно инновационный по тем временам гоночный автомобиль 805.405 — при его разработке использовалась аэродинамическая труба, а двигатель получил компрессорный нагнетатель.

При этом автомобиль имел восьмицилиндровый двигатель с рабочим объемом всего 2 литра. Даже легендарные, выигравшие 1800 гонок Bugatti Type 35, носившие прозвище Pur Sang — «чистокровный», оснащались двигателями от 1,5 до 2,3 л. В самой мощной двухлитровой версии двигатель развивал 138 л. с. А ведь сейчас при слове «Бугатти» на ум неизменно приходит нечто роскошное и с огромным мотором. Двухлитровые Alfa Romeo развивали до 155 л. с. Кстати, именно на Alfa Romeo и оказалась «закрыта» в 1932 году эра итальянского господства на трассах Гран-при.Необходимо понимать, что рабочий объем двигателей автомобилей для Гран-при ограничивали правила. Ограничение в 2 литра при минимальном весе автомобиля 650 кг было введено в 1922 году. А в 1927-м рабочий объем был и вовсе снижен до 1,5 л. Ограничения вводились, в частности, и из-за глобального экономического кризиса тех лет. Да, где-то в других дисциплинах строились куда более крупные двигатели. Bentley одержала в 1929 и 1930 годах победы в Ле-Мане на автомобилях «6 ½ Litre» — как понятно, с 6,5-литровыми моторами.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

7 самых невероятных историй выживания человека 7 самых невероятных историй выживания человека

Эти люди не привыкли сдаваться ни при каких обстоятельствах

РБК
Как выбрать выпрямитель для волос Как выбрать выпрямитель для волос

Разбираемся, как выбрать утюжок для волос и какое покрытие пластин будет лучше

CHIP
Амир Мушарапов, 20 лет, Казань Амир Мушарапов, 20 лет, Казань

Лица поколения двадцатилетних: обрусевший татарин Амир Мушарапов

Esquire
Мультимедиа Арт Музей открывает семь выставок, в том числе Филипа Колберта и Розмари Трокель Мультимедиа Арт Музей открывает семь выставок, в том числе Филипа Колберта и Розмари Трокель

Осенний сезон с крупными художниками и мэтрами фотографии

Vogue
Настасья Самбурская заявила, что на нее напал «невменяемый мужчина с кирпичом» Настасья Самбурская заявила, что на нее напал «невменяемый мужчина с кирпичом»

32-летняя Настасья Самбурская пожаловалась на неадекватных поклонников

Cosmopolitan
Раскрыто убийство Михаила Круга Раскрыто убийство Михаила Круга

Убийца Михаила Круга уже мертв — его застрелил член той же банды

Esquire
С мужским характером С мужским характером

Как исконно мужские профессии сказываются на личной жизни женщины?

Лиза
Смерть в Венеции и Гоген в Лондоне: лучшие события этой осени по версии Forbes Life Смерть в Венеции и Гоген в Лондоне: лучшие события этой осени по версии Forbes Life

Музеи и театры наконец-то вошли в раж

Forbes
«Надо поменять машину или двигатель»: Греф, Чубайс и Силуанов дали три рецепта взрывного роста для России «Надо поменять машину или двигатель»: Греф, Чубайс и Силуанов дали три рецепта взрывного роста для России

Греф, Чубайс и Силуанов сошлись в споре, как дальше развивать экономику

Forbes
Бездрожжевая культура Бездрожжевая культура

Косметологи и гастроэнтерологи наперебой рекомендуют противогрибковую диету

Tatler
Фильмы и сериалы, заигрывающие с нашей ностальгией Фильмы и сериалы, заигрывающие с нашей ностальгией

Как киноиндустрия наживается на нежных чувствах зрителей

GQ
Неравный брак: Ксения Собчак зарабатывает в девять раз больше своего нового мужа Неравный брак: Ксения Собчак зарабатывает в девять раз больше своего нового мужа

Ксения Собчак значительно обошла по доходам Константина Богомолова

Cosmopolitan
Хватит стоять на месте! Хватит стоять на месте!

Как замотивировать саму себя?

Лиза
Что известно о новом iPhone и его конкурентах Что известно о новом iPhone и его конкурентах

Кто и в чем будет конкурировать с iPhone 11

РБК
Как поднять иммунитет Как поднять иммунитет

Что все-таки делать, чтобы болеть как можно реже?

Лиза
Холодный прием Холодный прием

Какие витамины и полезные добавки подготовят кожу и волосы к наступающим холодам

Добрые советы
Как в 50 выглядеть на 30? Дженнифер Лопес и ее 12 секретов молодости Как в 50 выглядеть на 30? Дженнифер Лопес и ее 12 секретов молодости

Знаменитая певица и актриса, похоже, повернула время вспять

Cosmopolitan
Режиссер года: Кирилл Серебренников Режиссер года: Кирилл Серебренников

Несмотря на полтора года домашнего ареста, режиссер смог выпустить фильм «Лето»

GQ
Девочки сверху: У петербургского молодого искусства женское лицо Девочки сверху: У петербургского молодого искусства женское лицо

В нашем идеальном арт-герл-бенде — пять художниц

Собака.ru
Осенний поцелуй: 10 мест для отдыха, если вы не успели летом на море Осенний поцелуй: 10 мест для отдыха, если вы не успели летом на море

Осень — отличное время для встречи с морем

Forbes
Какие часы носить в октябре? Какие часы носить в октябре?

Тряхните стариной и начните носить золото

GQ
Снять усталость по-китайски Снять усталость по-китайски

Справиться с переутомлением можно с помощью некоторых несложных приемов

Psychologies
Перемен требуют Перемен требуют

Требуют перемен и воплощают их в жизнь основательницы архитектурного бюро Form

Vogue

Избавляться от лишних килограммов приходится порой и звездам

Cosmopolitan
Лень — это вымысел? Лень — это вымысел?

В детстве нас обвиняли в лени — но мы всего лишь не делали того, чего не хотели

Psychologies
Елизавета Боярская: «Нужно уметь позволять себе выходные» Елизавета Боярская: «Нужно уметь позволять себе выходные»

Елизавета Боярская рассказала, как изменилось ее отношение к экологии

Grazia
Знаменитый телеведущий Александр Мясников упрашивал больную жену сделать аборт Знаменитый телеведущий Александр Мясников упрашивал больную жену сделать аборт

66-летний Александр Мясников сделал откровенное признание о своей личной жизни

Cosmopolitan
«Штрафы приходят каждый день». Таксистов спасут от камер «Штрафы приходят каждый день». Таксистов спасут от камер

Таксистам предложат бесплатно ждать клиентов на платных стоянках и паркингах

РБК
Как фрилансеру адаптироваться к офисной работе Как фрилансеру адаптироваться к офисной работе

Советы, помогающие построить конструктивные отношения с начальником и коллегами

Psychologies
Дождь и ветер нипочем: 15 звездных укладок, которые идеальны для осени Дождь и ветер нипочем: 15 звездных укладок, которые идеальны для осени

Примерь на себя несколько по-настоящему трендовых звездных укладок

Cosmopolitan
Открыть в приложении