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

Тайна гибели академика Легасова Тайна гибели академика Легасова

В апреле 1988 года был обнаружен повесившимся Валерий Легасов

Дилетант
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
Тайна форсажного пламени Тайна форсажного пламени

Что такое форсаж?

Популярная механика
Найдены поразительные сходства в строении нейронов нашего мозга и колоссальных скоплений галактик Найдены поразительные сходства в строении нейронов нашего мозга и колоссальных скоплений галактик

Сеть нейронов внутри мозга и скопления галактик организованы схожим способом

Популярная механика
Черная дыра сделала теорию Эйнштейна надежнее в 500 раз Черная дыра сделала теорию Эйнштейна надежнее в 500 раз

Появилось очередное доказательство теории относительности Эйнштейна

Популярная механика
Крайний север, одна река и три страны: путешествие по долине реки Паз. Фотоистория Крайний север, одна река и три страны: путешествие по долине реки Паз. Фотоистория

Паз — река, которую делят три страны

Esquire
Самый знаменитый монгол Самый знаменитый монгол

Чингисхан по праву входит в пантеон величайших завоевателей

Дилетант
Чтобы дважды не вставать Чтобы дважды не вставать

Редактор Glamour проверила на себе новшества пластической хирургии

Glamour
Прокачай себя! Тренировка c REBOOT LIVE # 6. Силовая тренировка ABS. Прокачай себя! Тренировка c REBOOT LIVE # 6. Силовая тренировка ABS.

Прощай, пивной живот! Здравствуйте, кубики!

Maxim
Глобальное изменение климата обнажило историю культурного освоения норвежского ледника Глобальное изменение климата обнажило историю культурного освоения норвежского ледника

Оказалось, люди охотились на оленей в высокогорье больше 1000 лет назад

N+1
Как беречь почки зимой: даосская система «пяти элементов» Как беречь почки зимой: даосская система «пяти элементов»

Зима — особенное время заботы о своём организме

Psychologies
Минусовая степень Минусовая степень

Как ухаживать за кожей лица и тела после похудения?

Лиза
Как исправить неудачный татуаж — рассказывает мастер перманентного макияжа Как исправить неудачный татуаж — рассказывает мастер перманентного макияжа

Неудачный перманент — это неприятно, но исправимо. Рассказываем, как

Cosmopolitan
Индивидуально подобранная стимуляция помогла улучшить речь после инсульта Индивидуально подобранная стимуляция помогла улучшить речь после инсульта

Ученые опробовали транскраниальную микрополяризацию на пациентах с афазией

N+1
Считавшегося вымершим мадагаскарского хамелеона переоткрыли спустя сто лет Считавшегося вымершим мадагаскарского хамелеона переоткрыли спустя сто лет

Ученые нашли около двадцати особей считавшихся вымершими хамелеонов в саду

N+1
Физики объяснили появление параллельных бороздок на известняковых склонах Физики объяснили появление параллельных бороздок на известняковых склонах

Физики установили, как образуются желобковые карры

N+1
Викиномика Викиномика

Как массовое сотрудничество изменяет все

kiozk originals
7 удивительных фактов о Зигмунде Фрейде, которые вы могли не знать 7 удивительных фактов о Зигмунде Фрейде, которые вы могли не знать

Старина Сигизмунд Шломо Фрейд и малоизвестные факты о его жизни и смерти

Популярная механика
Когда не надо спрашивать «почему?» Когда не надо спрашивать «почему?»

Иногда невинное «почему?» вызывает сопротивление и даже агрессию

Psychologies
Сторона защиты: Оксана Пушкина Сторона защиты: Оксана Пушкина

Борьба с бытовым насилием для Оксаны Пушкиной — и работа, и рутина, и сверхцель

Glamour
Все невротики — перфекционисты: так ли это на самом деле? Все невротики — перфекционисты: так ли это на самом деле?

Как понять, перфекционист вы или нет?

Psychologies
«Ум в движении: Как действие формирует мысль» «Ум в движении: Как действие формирует мысль»

Отрывок из книги когнитивного психолога Барбары Тверски «Ум в движении»

N+1
О чем вас не предупредят пластические хирурги? О чем вас не предупредят пластические хирурги?

Наша героиня делится своим опытом пластической хирургии

Psychologies
Сила звука: Zivert Сила звука: Zivert

В 2020‑м Zivert записывала хит за хитом. Продолжение следует

Glamour
Начальные навыки пассивно-агрессивного общения в переписке Начальные навыки пассивно-агрессивного общения в переписке

Настало время использовать глубинные навыки в Интернет-общении

Maxim
Старое лучше нового: 5 причин выбрать бабушкино платье Старое лучше нового: 5 причин выбрать бабушкино платье

Объясняем, почему винтажная одежда оказывается лучше новой и зачем ее покупать

Cosmopolitan
В поисках множества балансов: история автомобилей XX века В поисках множества балансов: история автомобилей XX века

Начало XX века — прорыв в промышленном автомобилестроении

Популярная механика
Мартин Лютер Мартин Лютер

Бунтарь в эпоху потрясений

kiozk originals
«Дружелюбная мышь» оказалась древнейшим социальным млекопитающим «Дружелюбная мышь» оказалась древнейшим социальным млекопитающим

Вид Filikomys primaevus вел социальный образ жизни еще во времена динозавров

N+1
Волшебные пузырьки Волшебные пузырьки

Чтобы игристое вино приносило только радость, учитесь правильно читать этикетку

Добрые советы
Открыть в приложении