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 поддержать первоклассника: разговор по душам Как поддержать первоклассника: разговор по душам

Ребенок пошел в школу. Для него это сложный переходный период

Psychologies
Почему Грета Тунберг — самая настоящая современная героиня Почему Грета Тунберг — самая настоящая современная героиня

Активизм Греты Тунберг важен для нашего будущего далеко не только из-за климата

РБК
Бедная Настя Бедная Настя

Как Анастасия Заворотнюк борется со смертельной болезнью

StarHit
«Невозможно быть хорошей для всех»: карьерные советы главы Kraft-Heinz «Невозможно быть хорошей для всех»: карьерные советы главы Kraft-Heinz

О первых шагах в профессии и принципах своей работы

Forbes
«Новая антропология» «Новая антропология»

Первый российский art & science музей в лаборатории

Собака.ru
Короли имиджа: крупные российские компании с лучшей репутацией Короли имиджа: крупные российские компании с лучшей репутацией

Рейтинг российских компаний с лучшей репутацией по версии Reputation Institute

Forbes
Почему распались The Beatles? Ответ спустя 50 лет дает книга историка группы Почему распались The Beatles? Ответ спустя 50 лет дает книга историка группы

О распаде The Beatles написано немало

Forbes
Компас, слоуфи, сериалы: с чем Apple вышла на Pro-уровень Компас, слоуфи, сериалы: с чем Apple вышла на Pro-уровень

О последних новинках компании, презентованных Apple 10 сентября в Купертино

РБК
Топ-7 игр, в которые стоит сыграть с девушкой в постели (вам понравится) Топ-7 игр, в которые стоит сыграть с девушкой в постели (вам понравится)

Когда игры в медсестру и пациента немного наскучили

Playboy
Выгодный курс Выгодный курс

Самые заманчивые предложения от отелей в разных уголках света

Grazia
Стартап, очаровавший Голливуд: как сервис доставки Postmates конкурирует с Uber Eats за долю на рынке с помощью звезд Стартап, очаровавший Голливуд: как сервис доставки Postmates конкурирует с Uber Eats за долю на рынке с помощью звезд

Как сервис доставки Postmates борется за долю рынка

Forbes
Арнольд Шварценеггер: «Мне не нравится стареть» Арнольд Шварценеггер: «Мне не нравится стареть»

Фильм «Терминатор: Темные судьбы» выходит в российский прокат 31 октября

РБК
«Первый шаг к миру»: как западные СМИ восприняли обмен заключенными между Россией и Украиной «Первый шаг к миру»: как западные СМИ восприняли обмен заключенными между Россией и Украиной

Обмен заключенными между Россией и Украиной может быть первым шагом к миру

Forbes
Вынесли $1 млрд: ФРС заставила клиентов российских банков забирать валюту Вынесли $1 млрд: ФРС заставила клиентов российских банков забирать валюту

Клиенты пяти крупных банков забрали с валютных счетов и депозитов почти $1 млрд

Forbes
ЦБ вышел на уровень «нейтральной ставки». Как власти будут влиять на экономику дальше? ЦБ вышел на уровень «нейтральной ставки». Как власти будут влиять на экономику дальше?

Почему теперь станет сложнее прогнозировать планы Банка России?

Forbes
Триатлет из McDonald’s: почему IPO фитнес-стартапа Peloton стало одним из худших за 10 лет Триатлет из McDonald’s: почему IPO фитнес-стартапа Peloton стало одним из худших за 10 лет

Дебют Peloton на бирже оказался одним из худших в США за последние 10 лет

Forbes
Разрядка отменяется? Чего ждать от нового советника Трампа Разрядка отменяется? Чего ждать от нового советника Трампа

Замена советника Трампа может сделать американскую политику более предсказуемой

Forbes
Опыт читателя: почему я купила Honor 8X Опыт читателя: почему я купила Honor 8X

Короткий рассказ нашей читательницы о том, как она выбрала смартфон

CHIP
Блогер Кьяра Ферраньи — о коллаборации с Lancôme и отношении к себе Блогер Кьяра Ферраньи — о коллаборации с Lancôme и отношении к себе

Какое место в жизни блогера занимает красота

РБК
Агенты вливания Агенты вливания

Санкции ужесточаются, но бизнес иностранных компаний в России растет

Forbes
Восьмое чудо света: российский радар Восьмое чудо света: российский радар

За внешний вид и характеристики военные часто называют его восьмым чудом света

Популярная механика
На реконструкции На реконструкции

Выясняем, какой кератин на самом деле нужен волосам

Glamour
Москва – Петушки Москва – Петушки

Выпускницы Академии балета имени Вагановой Настя и Арина Шевцовы

Собака.ru
Репортаж с места события Репортаж с места события

Алёна Пенева встретилась с военным корреспондентом и писателем Михаилом Зыгарем

Cosmopolitan
Instagram вместо спортзала: как из декрета построить бизнес на 70 млн рублей Instagram вместо спортзала: как из декрета построить бизнес на 70 млн рублей

Уйдя в декрет, Анастасия Чирченко превратила свой Instagram в фитнес-блог

Forbes
Турецкая сказка: почему стоит посетить Стамбул и провести там идеальный отпуск Турецкая сказка: почему стоит посетить Стамбул и провести там идеальный отпуск

Если ты не была в Стамбуле, то, считай, не видела настоящей Турции

Cosmopolitan
«Пьяные посты» в соцсетях и их последствия «Пьяные посты» в соцсетях и их последствия

Некоторые публикации могут поставить крест на карьере или испортить отношения

Psychologies
Борис Лукьянчук: «Знакомство с физикой дает человеку правильное ощущение «высоты планки» Борис Лукьянчук: «Знакомство с физикой дает человеку правильное ощущение «высоты планки»

Интервью с профессором Борисом Лукьянчуком о физике

Psychologies
Просвещенный абсолютизм XXI века: как изменились страна и власть за 20 лет при Путине Просвещенный абсолютизм XXI века: как изменились страна и власть за 20 лет при Путине

Эпоха Путина запомнится как самое благополучное время в истории России

Forbes
Открыть в приложении