Эволюция автомобильных двигателей: 6 этапных новаций
Апологеты электропривода предсказывают близкий конец двигателям внутреннего сгорания. Жестоко сомневаясь в этом, «Авто24» вспомнил, как развивались традиционные автомобильные двигатели на протяжении своей длительной истории.
Типичным автомобильным мотором сегодня все еще считается двигатель внутреннего сгорания – то есть тот, что имеет как минимум один цилиндр с поршнем. В этом цилиндре сгорает топливо, а газы сгорания толкают поршень, который через нехитрый кривошипно-шатунный механизм вращает коленчатый вал.
Как ни странно, основные детали современного ДВС придумали более двухсот лет назад
Вокруг этого цилиндра с поршнем, как говорится, все и закрутилось, и крутится по сей день. Между тем, идее с поршнем уже почти три с половиной века. Итак, обо всем по порядку.
Поршень, 1678 – 1680 гг.
Европейские ученые Х. Гюйгенс и Д. Папен изобрели цилиндр с поршнем, в котором сжигали порох, чтобы цилиндр толкал рычаг и выполнял полезную работу. Тогда не все понимали, какое значение будет иметь со временем это изобретение для всего человечества.
Цилиндр с поршнем, на котором базируются все автомобильные двигатели, изобрели 340 лет назад
Цикл Отто, 1877 г.
Немец Н. Отто собрал вместе несколько изобретений, и, добавив немного своих, “составил” из них четырехтактный двигатель со всеми признаками нынешнего ДВС – с поршнем, шатуном, системами зажигания и подачи топлива. Мотор имел все шансы стать автомобильным, но автомобиля на то время еще не было – не изобрели. Это сделали через 9 лет К. Бенц и Г. Даймлер (независимо друг от друга, между прочим!). Причем именно они превратили мотор Николауса Отто в автомобильный, добавив ему компактности. Бензиновый ДВС зашагал по планете, дальше совершенствовались лишь его отдельные системы, в первую очередь – топливная и зажигание.
Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания, который скрывается сегодня под капотом большинства авто, изначально был стационарным
Дизель, 1893 г.
Еще один выдающийся немец, Р. Дизель изобрел двигатель, у которого топливо в цилиндре загоралось от сжатия во время движения поршня вверх. С тех пор все ДВС разделились на два типа – бензиновые и дизельные. У дизеля есть собственные преимущества, но в последнее время бензиновый мотор из-за многочисленных усовершенствований приблизился к дизелю по главному показателю – экономичности.
Одним из важнейших усовершенствований бензинового двигателя стало изобретение впрыска топлива – инжектора
Инжектор, 1916 г.
Двое российских конструкторов, А. Микулин и Б. Стечкин, спроектировали и испытали двигатель с впрыском бензина под давлением (вместо засасывания карбюратором). Это открывало новые широкие возможности для улучшения характеристик бензиновых двигателей. Особенно пригодились эти свойства инжектора после 1980-1990-х годов, когда началась борьба экологов с токсичностью отработанных газов.
Первый в мире инжектор работал на авиационном двигателе
Кроме того, отказ от карбюратора повысил надежность автомобиля и удобство пользования им. А еще в 1995 инжектор позволил Mitsubishi создать двигатель с так называемым послойным смесеобразованием – знаменитый GDI. Сегодня двигатели этого типа с индексами FSI, HPi, SIDI, Ecoboost и тому подобное считаются наиболее передовыми.
Наддув, 1921 г.
Вообще-то идея подачи воздуха в цилиндры под давлением была запатентована еще в 1885-м, но использование в автомобиле (между прочим, Mercedes!) началось лишь в 1921-м. Первый наддув был с механическим приводом, позже придумали турбину, которая работала, раскручиваясь в потоке выхлопных газов. Важность этого действенного способа повысить отдачу двигателя мотористы по-настоящему оценили лишь в наши дни, но об этом чуть ниже.
Первый наддув на автомобильных двигателях был не турбо, а с механическим приводом – так называемым компрессором
Даунсайзинг
Извините за иностранное слово, но подобрать точный аналог непросто. Даунсайзинг означает уменьшение размера. Уже в 2010-е годы у мировых автопроизводителей появилась тенденция строить двигатели уменьшенного литража при сохранении или даже увеличении мощности. Это достигается за счет уменьшения количества цилиндров до трех и даже двух, применения турбонаддува, уменьшения физического размера деталей и меньшего запаса прочности. Таким образом, двигатель начал превращаться из главного агрегата, вокруг которого строился весь автомобиль, почти в одноразовую деталь, которую полностью заменяют после износа или серьезной поломки – например, как это делают в мастерской рембыттехники с мотором пылесоса. Возможно, это и правильно.
Несмотря на громкое наступление электропривода, перспективы двигателей внутреннего сгорания довольно четкие на несколько десятилетий
Несмотря на наступление электропривода (целесообразность которого, между прочим, под большим вопросом), конструкторы большинства автопроизводителей не прекращают совершенствование традиционных силовых агрегатов. Это объясняется отчасти тем, что на части крупных рынков электромобилям не будет что делать минимум еще полстолетия. Но привычным ДВС явно есть куда развиваться, и основные тенденции понятны: наддув, оптимизация каждой отдельной системы, новые конструкционные материалы, совершенствование электроники управления. Собственно, большинство из нас этот прогресс сможет увидеть собственными глазами.
История создания двигателей
Двигатель – это устройство, превращающее любой вид энергии в механическую работу. Понятие «мотор», которое зачастую отождествляют с понятием «двигатель», это на самом деле преимущественно двигатели электрические и внутреннего сгорания. Они делятся на две категории: первичные и вторичные. Первичные получают механическую работу непосредственно из природных источников энергии. Таковыми можно считать двигатели, использующие силу ветра (ветряное колесо), воды (водяное колесо), и тепловые двигатели, преобразующие химическую или ядерную энергию. Вторичные же получают ее из энергии, накопленной другими устройствами или выработанной ими. К ним относятся пневматические, гидравлические и электрические. Сегодня это изобретение невозможно переоценить, оно изменило наше представление о труде: самые тяжелые обязанности перешли ему. Поэтому каждому будет интересна история создания двигателей.
Первые попытки создания
Самые распространенные двигатели в современном мире – двигатели внутреннего сгорания. В далеком 1791 году Джон Барбер создал ранее неизвестное устройство – газовую турбину. Так и началась история ДВС. Запатентована она стала только спустя три года, в 1794 году, и даже не самим изобретателем, а другим механиком, Томасом Мидом. В том же году американец Роберт Стрит получил патент на первый прототип современного двигателя внутреннего сгорания на жидком топливе.
двигатель внутреннего сгорания
Спустя пять лет, в 1799 году, француз Филипп Лебон начал изучать свойства ранее неизвестного светильного газа. Тогда же он получил разрешение на его получение и на использование. Это открытие кардинально повлияло не только на совершенствование двигателей, но и помогло развитию техники освещения. Так, меньше чем через 10 лет, лампы, работающие на этом газе, смогли составить конкуренцию популярным до этого свечам в прогрессивных странах Европы. В 1801 году вышеупомянутый Лебон получил новое разрешение, уже на конструирование газового двигателя. Принцип его действия был основан на одном из свойств открытого им газа: смешав его с воздухом и воспламенив, можно было получить большое количество теплоты. Продукты горения оказывали мощное воздействие на окружающую среду, и, создав соответствующие условия, можно было заставить эту силу работать на благо человека.
Строение двигателя Лебона включало два компрессора и камеру для смешивания. Первый компрессор накачивал в камеру сжатый воздух, а второй нужен был для подачи сжатого специальным генератором светильного газа. Эта смесь поступала в рабочий цилиндр и там же поджигалась. Поочередно действующие рабочие камеры, находящиеся по обе стороны от поршня, характеризовали прибор как двигатель двойного действия. Смерть Лебона в 1804 году не позволила ему превратить этот прибор в двигатель внутреннего сгорания. Но история возникновения двигателя продолжилась.
двигатель братьев Ньепс
Следующими людьми, которые внесли вклад в развитие современной техники, были французы — братья Ньепс. Они создали твердотопливный двигатель внутреннего сгорания, работавший на измельченном угле или порошке пиреолофоре. Но, к сожалению, научного признания и распространения идея братьев не получила и существовала только в проектах.
Изобретение двигателя
В последующие несколько десятков лет люди из многих стран Европы пытались создать двигатели, работавшие на светильном газе, но все эти новомодные устройства хоть и могли считаться прорывом в технике, но уступали проверенной временем и надежной паровой машине, а потому спросом не пользовались.
Кто же создал первый двигатель? История сохранила эти данные. Первый коммерчески успешный двигатель внутреннего сгорания создал бельгийский механик Жан Этьен Ленуар, работник гальванического завода. Он пришел к выводу, что смесь в приборе Ленуара можно воспламенять электрической искрой, и решил попробовать создать свой двигатель на основе этой мысли.
Мощностью первый двигатель обладал не очень большой, всего 8,8 кВт (в то время как мощность современных – около 40 кВт). Он представлял собой горизонтальное устройство с одним цилиндром, работавшее на привычной смеси воздуха и светильного газа. Зажигалась такая смесь, как и предполагалось, от искры золотника. Это был первый двигатель, в котором применялся кривошипно-шатунный механизм, превращавший возвратно-поступательное движение поршня в возвратное. Поначалу двигатель не работал: из-за нагрева поршень расширился и застрял в цилиндре. Для того чтобы такого не повторилось, Ленуаром была создана и применена система водного охлаждения. Вторая попытка закончилась неудачей уже из-за другого фактора – поршень заедал. Тогда изобретателю пришлось улучшить двигатель и добавить систему смазки, и только после этой махинации устройство заработало должным образом. В итоге Ленуар стал как первым изобретателем двигателя, так и значительно облегчил дальнейшее его усовершенствование, ведь уже изобрел системы охлаждения и смазки. Механизм все еще обладал рядом недостатков, но, несмотря на это, он все равно получил распространение: его использовали в качестве лодочного двигателя.
Но триумф длился недолго: разбогатев, Ленуар прекратил попытки улучшения двигателя, и модель была вытеснена из рынка более качественным двигателем Отто. Такова история появления двигателя внутреннего сгорания.
Развитие технологии
Двигатель братьев Отто
Свой путь в создании двигателей Николас Отто и его брат начали с воспроизведения газового двигателя Ленуара в 1860 году, и уже через год подали заявку на патент своего собственного изобретения – двигателя на жидком топливе, но, возможно, из-за большого сходства с двигателем Ленуара, она была отклонена. Длительная работа над этим устройством принесла свои плоды, и в 1863-м году братья Отто представили миру двухтактный атмосферный двигатель внутреннего сгорания с одним цилиндром, зажигающийся открытым пламенем, который и вытеснил своего предшественника.
В 1864 году право на использование этого изобретения получил известный немецкий инженер Ланген. Хоть этот двигатель и был лучше предыдущего, но глобального скачка в производстве все равно не произошло, так как оба изобретателя не обладали достаточными знаниями в области электромеханики и не решались использовать электрическое зажигание. Тем не менее, этот вид двигателя начал пользоваться большим успехом, и за последующие несколько лет было выпущено около пяти тысяч его экземпляров. История развития двигателя стимулировалась коммерческой выгодой: производители готовы были платить уйму денег за новые идеи.
Но первый двигатель братьев Отто — не единственное их изобретение. Спустя некоторое время они изобрели еще один, с сохраняющимся до сих пор четырехтактным циклом, и уже через год настоящий фурор на рынке произвела именно эта модель. Но популярность Отто была недолгой: оказывается, за несколько лет до этого подобный двигатель уже был создан французом Бо де Роша. Он оспорил патент Отто в суде, и того значительно сократили в правах на это изобретение.
Бензиновый двигатель
Следующей вехой в истории двигателей стало открытие нового топлива – бензина. Достаточно хороший бензиновый двигатель появился впервые в 1882 году, его создателем является Готлиб Даймлер, некогда рядовой рабочий компании Отто. Поначалу Г. Даймлер предложил идею такого двигателя хозяину предприятия, но тот не придал ей значения.
Даймлер и его двигатель
Тогда работник вместе со своим другом Вильгельмом Майбахом решили открыть свою собственную мастерскую и трудиться над этой идеей самостоятельно. Первая созданная ими модель должна была быть частью промышленной установки. Этот двигатель был далеко не совершенен, а потому после изобретения карбюратора перестал использоваться.
Карбюратор
Карбюратор же – это изобретение венгерского инженера Доната Банки. Патент на карбюратор с жиклером был выдан ему в 1893 году. От этой модели впоследствии и произошли все виды карбюраторов. Принцип его работы был основан на распылении бензина, а не его испарении, что обеспечивало равномерное распределение по цилиндру. Роль жиклеров выполняло несколько отверстий в перпендикулярной потоку воздуха трубке. Через такие жиклеры происходило всасывание бензина для его дальнейшего распыления. Важную роль играло постоянство состава смеси, которое поддерживал постоянный уровень бензина.
Такие двигатели долгое время оставались востребованными, однако уже в конце XIX века начали появляться новые, более совершенные модели двигателей, — двигатели Дизеля и Тринклера, а в XX веке востребованными стали реактивные двигатели.
Виды двигателей
В современном мире существует множество видов двигателей. Одним из критериев их классификации является тип источника энергии. Таким образом, существуют двигатели, получающие ее из постоянного или переменного тока, постоянного электрического поля, из силы расщепления ядра, из лазера, силы гравитации и т.д.
Помимо непосредственно источника энергии важен и способ ее преобразования. Это может быть вращательное, поступательное, либо возвратно-поступательное движение твердых тел. Двигатели, преобразующие энергию одним из таких способов, делятся в свою очередь на линейные, индукционные и пьезоэлектрические.
Еще один способ преобразования энергии – реактивное движение – используется в ракетных двигателях, к которым можно отнести ионные, радиоионизационные, коллоидные, электромагнитные и стационарно плазменные двигатели, а также двигатели с анодным слоем.
Двигатели распространены повсеместно, и в соответствии с устройством, в котором они применяются, могут называться «автомобильными», «ракетными», «корабельными» и т.д. Это одна из самых дорогих составляющих устройства и самая значимая. История двигателя внутреннего сгорания определила развитие многих жизненно важных индустрий и стала частью того технического прогресса, который делает наше существование максимально комфортным.
Кто и когда изобрел ДВС – история создания двигателя внутреннего сгорания
Двигатель представляет собой один из главных элементов автомобиля. Без этого устройства прогресс автомобильной промышленности был бы невозможен. Настоящий прорыв в истории создания машин произошел после изобретения двигателя внутреннего сгорания. Это устройство стало настоящей движущей силой, которая давала нужную скорость. При этом сказать однозначно, кто конкретно изобрел ДВС, сложно. Вклад в создание этого прибора внесли многие.
Разработки Да Винчи
Во время раскопок, которые проводились английскими учеными несколько лет назад, были найдены чертежи, принадлежавшие Леонардо да Винчи. Среди них удалось выявить чертеж двигателя внутреннего сгорания.
Знаменитый ученый опередил свое время практически на 500 лет. Однако он был стеснен технологиями своего времени и финансовыми возможностями, потому так и не смог воплотить в жизнь свою задумку. После подробного исследования чертежа историки и инженеры сделали вывод, что устройство Леонардо могло весьма эффективно функционировать.
Кто придумал первый ДВС
Первый двигатель внутреннего сгорания создал французский ученый де Ривас. Это произошло в 1807 году. В рабочем цилиндре устройства присутствовала смесь на основе воздуха и водорода. Она зажигалась электрической искрой от батареи Вольта. После подрыва состав расширялся, создавал в цилиндре высокое давление и подбрасывал поршень.
После отработки газ выпускался. При этом под поршнем появлялся вакуум. Под влиянием атмосферного давления и собственного веса поршень падал. После чего он возвращался в первоначальную позицию для повторения цикла.
Де Ривас применял свою разработку в качестве привода передних колес повозки. При этом в силу невысокой эффективности устройство не стало востребованным. Тем не менее, идеи ученого стали базой для дальнейших разработок в этой области.
Первые попытки сконструировать двигатель
Создание двигателя внутреннего сгорания было многоэтапным процессом. Свой вклад в него внесли различные ученые и исследователи.
Изобретение братьев Ньепс
Французские ученые братья Ньепс внесли важный вклад в появление двигателя внутреннего сгорания. Они сконструировали устройство, которое назвали «пирэолофор». В роли топлива в этом приборе выступала угольная пыль. Конструкция братьев Ньепс так и не была признана научным сообществом. Она существовала лишь на бумаге.
Тракты Сади Карно
Известный изобретатель и сын знаменитого физика Сади Карно является автором трактата, который сделал его настоящей легендой в автомобильной промышленности и прославил на весь мир. Работа была издана тиражом в 200 экземпляров. Она появилась в 1824 году. Этот момент считают началом истории термодинамики. Работа Карно сделала весомый вклад в развитие двигателей внутреннего сгорания.
Труды Жан Ленуара
Автором коммерчески успешного ДВС стал бельгийский изобретатель Жан Этьен Ленуар. Исследователь трудился на гальваническом заводе и однажды пришел к выводу, что топливовоздушный состав в газовом двигателе можно поджигать путем использования электрической искры. На основе этой идеи исследователь решил сделать двигатель.
Первый двухтактный газовый ДВС был создан Ленуаром в 1860 году. Его мощность составляла 8,8 киловатта, что соответствует 11,97 лошадиных сил. Устройство представляло собой горизонтальную машину двойного действия, которая работала на одном цилиндре. В основе ее функционирования лежала смесь воздуха и светильного газа.
Конструкция двигателя базировалась на использовании кривошипно-шатунного механизма. При этом КПД составлял не больше 4,65 %. Несмотря на все минусы, двигатель Ленуара все же получил достаточно широкое распространение. Его применяли для лодок.
Ленуару далеко не сразу удалось добиться успеха. После изготовления всех элементов и сборки машины она проработала совсем недолго и прекратила функционировать. Это было связано с расширением поршня, который заклинил в цилиндре.
Чтобы устранить этот минус, Ленуар предусмотрел создание системы водяного охлаждения. Однако и вторая попытка была не особо удачной. Это вынудило исследователя дополнить конструкцию системой смазки. Лишь после этого ДВС начал нормально функционировать. Таким образом, именно Ленуару удалось первому решить проблемы смазки и охлаждения двигателя. Мощность такого устройства составляла примерно 12 лошадиных сил. При этом КПД находился на уровне 3,3 %.
В 1874 году было сделано больше 300 таких устройств, которые отличались по мощности. После того как создатель ДВС разбогател, он прекратил дальнейшую работу над конструкцией машины. Как следствие, она была вытеснена с рынка более качественным двигателем, который создал немецкий ученый Николаус Отто.
Другие имена в истории первых ДВС
В 1883 году французский исследователь Эдуард Деламар создал чертеж двигателя, который использовал в качестве топлива газ. Однако эта конструкция была воплощена исключительно на бумаге.
Затем в истории автомобильной промышленности появилось еще одно известное имя – Готлиб Даймлер. Он сумел не только придумать, но и начать изготовление современного газового двигателя. Его отличительной особенностью стало вертикальное размещение карбюратора и цилиндров. Это был первый двигатель, который имел компактные размеры и развивал высокую скорость передвижения.
В 1890 году Рудольф Дизель придумал метод практического применения цикла, описанного Карно. Именно этот ученый изобрел дизельный ДВС, который получил название в его честь. На протяжении нескольких лет немецкий исследователь получил несколько патентов. Модель, которая нашла применение на практике, была сконструирована в 1897 году и получила название дизель-мотор. Спустя несколько лет такие изделия стали массово выпускаться.
Одновременно с совершенствованием конструкции ДВС ученые занимались поисками наиболее эффективного топлива. К тому моменту были испытаны двигатели, в которых в роли горючего использовалась нефть, водород. Существовали конструкции, которые работали на основе угольной пыли, а также смеси спирта и скипидара.
Некоторые из них нормально функционировали, однако не получили значительного распространения в силу высокой стоимости. При этом инженеры видели перспективу в использовании паров жидкого горючего.
В 1872 году американский исследователь Брайтон начал использовать в качестве горючего керосин. Однако он испарялся не слишком хорошо. Тогда ученый решил взять для этой цели бензин. Для применения нового топлива потребовалось придумать новое устройство, которое помогало трансформировать новое горючее в газ. После этого бензиновые пары требовалось смешать с воздухом.
Брайтон считается создателем и первого испарительного карбюратора. Однако он получился не слишком удачным. Тем не менее, именно этот ученый первым предложил использовать в качестве топлива ГСМ.
Немецкие модификации первых ДВС
В 1876 году исследованиями стали заниматься немецкие ученые. Многие из их имен по сей день считаются весьма известными в автомобильной индустрии. Первым стоит назвать Николаса Отто. Благодаря этому исследователю появился легендарный «цикл Отто». Этот ученый первым придумал и создал двигатель, который работал на четырех цилиндрах. После чего уже в 1877 году исследователь получил патент на новое устройство. Этот двигатель по сей день лежит в основе множества современных моторов.
Еще одним известным ученым, который внес значительный вклад в развитие ДВС, стал Готлиб Даймлер. В сотрудничестве с Вильгельмом Майбахом он придумал мотор, который работал на основе газа.
В 1886 году ученые создали первый автомобиль, который работал на ДВС. Устройство получило название Reitwagen. До того момента движок ставили на двухколесный транспорт. Майбах придумал первый карбюратор с жиклерами, который тоже использовался довольно длительное время.
Чтобы создать эффективный ДВС, инженерам пришлось объединить свои усилия. В результате сформировалась группа ученых, в которую вошли Майбах, Отто и Даймлер. Они смогли собирать по 2 мотора в день. По тем временем это был отличный показатель.
Однако спустя некоторое время позиции исследователей в совершенствовании устройств разошлись. В результате Даймлер покинул команду для основания собственной компании. Майбах последовал за своим другом.
В 1889 году Даймлер создал первую автомобильную фирму Daimler Motoren Gesellschaft. Пару лет спустя Майбах собрал первый «Мерседес», который лег в основу создания знаменитого немецкого бренда.
Не менее известным немецким ученым стал Карл Бенц. Первый ДВС он создал в 1886 году. К тому моменту у ученого уже была своя компания Benz & Company.
Генри Форд – отец автоиндустрии
Важный вклад в развитие ДВС внес Генри Форд. В 1903 году он организовал компанию «Форд». При этом знаменитый бизнесмен не только начал разрабатывать новое поколение двигателей, но и предоставил много рабочих мест.
В 1903 году Селден подал против Форда иск. Суть его претензий заключалась в воровстве его конструкции двигателя. Судебный процесс продолжался 8 лет. В результате суд решил, что права истца не нарушаются, а Форд пользуется своей конструкцией мотора.
Когда началась Первая мировая война, Форд стал заниматься разработкой первого тяжелого двигателя, который предназначался для грузовых авто. В период Второй мировой войны его устройство начали устанавливать на грузовые самолеты.
Создание ДВС стало настоящим прорывом в науке. При этом вклад в конструирование и совершенствование этой разработки внесло много известных ученых.
Кто и когда изобрел первый ДВС
Однозначного ответа на вопрос, кто изобрел двигатель внутреннего сгорания нет. В его создание внесли вклад многие изобретатели и инженеры. Постепенно ДВС вытеснили громоздкие паровые машины, появилась автомобильная промышленность и авиация. В этой статье мы узнаем историю создания двигателя и первого автомобиля.
Первые разработки
В начале XVIII века был изобретен паровой двигатель, который затем усовершенствовался и широко применялся. Главными недостатками парового двигателя были большой вес, низкий КПД и большие габариты. Поэтому ученые того времени стали искать пути уменьшения его габаритов и веса, сделав процесс сгорания топлива внутренним.
Так или иначе, многие инженеры, изобретатели и ученые внесли свой вклад в будущую разработку ДВС. Ещё до появления кривошипно-шатунного механизма были разработаны и запатентованы газовый двигатель, газовая турбина, двигатель внутреннего сгорания на газообразном водороде, первое искровое зажигание. Все эти наработки затем вошли в конструкцию ДВС.
Большую роль сыграл светильный газ, который был получен Филипом Лебоном в 1799 году. Его смесь с воздухом легко воспламенялась с выделением теплоты. На этом эффекте Лебон разработал свой двигатель с подачей из компрессоров воздуха и газа в камеру сгорания. Камеры были с двух сторон цилиндра, а поршень перемещался вперед-назад.
Первый ДВС
Паровые двигатели все еще господствовали в индустрии машиностроения того времени и разработка Лебона не была востребована. Создать конкуренцию паровой машине удалось Жану Ленуару, который сделал двигатель с кривошипно-шатунным механизмом, работающий также на светильном газе, но смесь в нем поджигалась от электрической искры. Мощность двухтактного двигателя Ленуара была 12 л.с. Также он впервые применил систему охлаждения и систему смазки. Всего было выпущено около 300 двигателей Ленуара, но вскоре они были вытеснены более совершенными моделями.
Николас Отто и его легендарный «цикл Отто»
В 1860 году работу над своей разработкой ДВС начал знаменитый немецкий конструктор Николас Отто. За основу была взята разработка Ленуара, но также были применены и инновационные решения. Изначально рабочий ход поршня осуществлялся за счет давления и всасывания смеси. Позже Отто разработал четырехтактный цикл, который стал самым важным его достижением. Этот принцип применяется в ДВС до сих пор. К сожалению, разработка не была до конца оценена при его жизни и патент аннулировали. Николас Отто умер в 1891 году, так и не получив признания.
В одно и то же время с ним патент на четырехтактный цикл получил француз Бо де Роша. Минусом было то, что все эти двигатели работали на светильном газе. Это сужало область их применения, так как была необходимость в наличии громоздких емкостях под газ и сложная технология заправки. Поиски альтернативного топлива продолжались.
Первый автомобиль
В 1883 году появился первый бензиновый мотор. Его изобретателем стал немец Готлиб Даймлер. Он какое-то время работал в фирме Отто, но инженерные взгляды Даймлера не разделяли, поэтому он ушел и начал работать над своим проектом вместе с другом Вильгельмом Майбахом.
Они решили отказаться от газогенератора и сделать компактный, легкий и в то же время достаточно мощный ДВС за счет увеличения частоты вращения вала. Для этого нужно было частое и стабильное зажигание и сгорание смеси. Бензин с воздухом подавался капельным способом и зажигался раскаленной трубочкой в цилиндре. Бензин испарялся медленно, что стало главной проблемой.
Настоящим прорывом стало изобретение карбюратора с жиклером Донатом Банки в 1883 году. Бензин не испарялся, а распылялся в камере сгорания и сжимался поршнем, что давало стабильное воспламенение.
Первый успешный бензиновый ДВС был с одним цилиндром и для увеличения мощности увеличивали его объем. Позже появились двухцилиндровые, а затем и четырехцилиндровые бензиновые моторы.
Примечательно, но первый успешный автомобиль Бенца, изобретенный в 1885 году, был трехколесным. Роль шасси выполняла велосипедная коляска. Использовался одноцилиндровый ДВС с гальваническим зажиганием от катушки, водяное охлаждение и карбюратор. Объем двигателя составил 954 см3. Топливный бак – 4,5 литра.
Бенц не смог решить проблему с рулевым управлением, поэтому выбрал конструкцию трицикла. Вместо руля использовалась специальная ручка. Автомобиль носил название Benz Patent-Motorwagen. Прохожие с опаской и осторожностью смотрели на этот шумный агрегат, который то и дело распугивал лошадей. Известность автомобиль Бенца получил после неожиданного автопробега его жены. Она смогла преодолеть расстояние более ста километров.
Интересен тот факт, что бензин как топливо не был распространен в то время. Его продавали в аптеках как антисептическое и чистящее средство.
В 1884 году в России был изобретен первый бензиновый карбюраторный двигатель. Его конструктором был Огнеслав Костович. Четыре цилиндра располагались горизонтально и оппозитно друг другу. Появилось первое электрическое зажигание. Мощность составила 80 л.с. при массе в 240 кг., что превосходило по параметрам двигатель Даймлера и Майбаха, созданного годом позже. Но патент получили именно они, так как Костович слишком поздно подал заявку.
Первый легковой автомобиль с дизельным двигателем
Германия стала центром автомобильной индустрии, но на её территории было мало нефтяных месторождений. Поэтому в 1897 году немецкий инженер Рудольф Дизель предложил двигатель, работающий на угольной пыли с воспламенением от сжатия. Агрегат получился неудачным, но имя Дизеля с тех пор стало нарицательным для всех моторов с воспламенением от сжатия.
В последующие годы удалось усовершенствовать этот двигатель с использованием бескомпрессорной подачи топлива. Получился экономичный и достаточно мощный двигатель, но громоздкий. В дальнейшем «дизеля» применялись только на морских судах и локомотивах.
Приспособить дизельные моторы для грузовых автомобилей удалось немецкому инженеру Роберту Бошу после разработки топливного насоса высокого давления (ТНВД). Он отвечал за подачу топлива. С 1924 году началось серийное производство грузовых автомобилей с дизельными агрегатами.
Только в начале 30-х годов инженеры компании Bosch смогли разработать мотор, который был интересен производителям легковых автомобилей. Первым серийным автомобилем с этим видом мотора стал Mercedes-Benz 260D. Главным его преимуществом стала экономичность, но эта характеристика не была так важна в то время. Автомобили не были так распространены, как сейчас. Ими могли владеть только обеспеченные люди. Уже после войны этот параметр стали учитывать, и дизельные моторы распространились в легковом классе повсеместно.
Основание автоиндустрии
Автомобилестроение берет свое начало с конца XIX – начала XX века. Эта отрасль стала толчком для развития металлургии и металлообработки, а также нефтедобычи. Большую роль сыграли две мировых войны. Ещё в 1920 году стояла проблема топлива. Страны наращивали производство бензина и другого горючего.
В середине XX века машиностроение было уже зрелой индустрией с монопольным влиянием. Были несколько крупных мировых компаний, которые контролировали рынок. В это же время машиностроение бурно развивается в Японии. Известная компания Toyota внедряет так называемый Метод Тойоты, постепенно захватывая рынки США и Европы.
С середины 70-х годов повсеместно распространилось конвейерное производство и применение станков с автоматическим управлением (ЧПУ).
Сейчас современный мир невозможно представить без двигателей. Появились газотурбинные, роторные, турбореактивные конструкции, которые применяются на земле, в воде и в воздухе. За этим прорывом стоит почти двухвековая разработка двигателя внутреннего сгорания.