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

Почему черные дыры — самые страшные объекты во Вселенной Почему черные дыры — самые страшные объекты во Вселенной

В черных дырах нарушаются законы физики, но это не самое страшное

Популярная механика
В поляризации реликтового излучения нашли следы нарушения четности В поляризации реликтового излучения нашли следы нарушения четности

Что указывает на взаимодействие реликтовых фотонов с темной материей

N+1
Подарок Гитлеру Подарок Гитлеру

Чтобы вручить этот подарок фюреру германская армия торопилась войти в Сараево

Дилетант
Не любовь, а саморазрушение: история отношений Мадонны и Шона Пенна Не любовь, а саморазрушение: история отношений Мадонны и Шона Пенна

Любовь Мадонны и Пенна как в старом итальянском кино: с битой посудой и криками

Cosmopolitan
Петербургские «Кресты» Петербургские «Кресты»

Имена арестантов «Крестов» вошли в учебники, само здание — памятник архитектуры

Дилетант
Вибратор и еще 6 предметов, которыми люди пользуются не по назначению Вибратор и еще 6 предметов, которыми люди пользуются не по назначению

Некоторые вещи изобретались не с той целью, с какой мы используем их сейчас

Maxim
Святой Франциск: аскет, создавший богатейший орден Святой Франциск: аскет, создавший богатейший орден

Кем был Франциск Ассизский, католический святой?

Дилетант
5 жутких морских катастроф, о которых вы могли не знать 5 жутких морских катастроф, о которых вы могли не знать

Самые страшные кораблекрушения

Популярная механика
«Бурда Моден – это я» «Бурда Моден – это я»

Как Энне Бурда смогла стать издателем крупнейшего в мире журнала мод

Лиза
Да ты «Псих»: каким получился первый сериал Федора Бондарчука Да ты «Псих»: каким получился первый сериал Федора Бондарчука

Какой жизнь предстает в сериале «Псих» от Федора Бондарчука

РБК
Дебют дебютов: в чем секрет популярности сериала «Ход королевы» Дебют дебютов: в чем секрет популярности сериала «Ход королевы»

Почему мы все неожиданно заинтересовались шахматами после сериала «Ход королевы»

РБК
5 нелепых исторических событий 5 нелепых исторических событий

Самые удивительные и необычные исторические факты, в которые трудно поверить

Maxim
О чем вас не предупредят пластические хирурги? О чем вас не предупредят пластические хирурги?

Наша героиня делится своим опытом пластической хирургии

Psychologies
«Счастье — когда тебя понимают»: так ли это? «Счастье — когда тебя понимают»: так ли это?

Что же такое счастье с научной точки зрения?

Psychologies
Люблю абсурд: почему стоит посмотреть фильм «Человек из Подольска» Люблю абсурд: почему стоит посмотреть фильм «Человек из Подольска»

Рецензия на абсурдистскую комедию «Человек из Подольска» Семена Серзина

РБК
Как защитить телефон от кражи данных Как защитить телефон от кражи данных

Как пользователям смартфонов защититься от взломов

СНОБ
Великолепная пятёрка Великолепная пятёрка

5 диет, признанных самими лучшими в 2020 году

Худеем правильно
4 способа стать популярным у женщин, ничего для этого не делая 4 способа стать популярным у женщин, ничего для этого не делая

Рассказываем, как стать востребованным у женщин, не делая для этого усилий

Maxim
Пришла в чувство Пришла в чувство

Актриса Юлия Персильд рассказала, что делать с внезапно нахлынувшим чувством

Grazia
Городские чайки выследили идущих на обед школьников Городские чайки выследили идущих на обед школьников

Кроме того, птицы ориентировались на работу центра сбора мусора

N+1
Зебровые амадины распознали по голосу до 57 сородичей Зебровые амадины распознали по голосу до 57 сородичей

Зебровые амадины распознают и запоминают голоса своих сородичей

N+1
Мало, мало, мало огня Мало, мало, мало огня

Год, когда непостижимость божественного замысла включилась на максимум

Tatler
Иллюзия успеха Иллюзия успеха

Четыре истории о талантливых мастерах пускать пыль в глаза

Популярная механика
10 успешных зарубежных художников, которые живут в наше время 10 успешных зарубежных художников, которые живут в наше время

Современные западные художники, которые ценятся на рынке искусства

GQ
8 архетипов в отношениях 8 архетипов в отношениях

Каждый человек в отношениях проявляет характеристики определенного архетипа

Psychologies
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
Расширить границы возможностей Расширить границы возможностей

Многие артисты пробуют свои силы в разных форматах и осваивают новые площадки

OK!
Нейросеть перевела текст в жестовую речь Нейросеть перевела текст в жестовую речь

Ученые создали алгоритм, который превращает текст в жестовую речь

N+1
Суверенная электроника: зачем России производство наночипов Суверенная электроника: зачем России производство наночипов

За последние десять лет в России научились делать новые типы микросхем

Inc.
7 продуктов, из-за которых твоя кожа выглядит хуже: не ешь это! 7 продуктов, из-за которых твоя кожа выглядит хуже: не ешь это!

Эти продукты лучше вообще никому не есть

Cosmopolitan
Открыть в приложении