«Автомобили, автомобили буквально все заполонили…» Эта популярная песня советских лет сегодня стала еще более актуальной. Мечта мужчин и женщин и источник повышенной опасности; механизм, который изменил представление о скорости, и «пылесос», что не хочет работать именно тогда, когда нужнее всего, – конечно же, все это об автомобиле. Об устройстве для передвижения и перевозки грузов, сердцем которого является двигатель внутреннего сгорания.

Считается, что историю двигателя внутреннего сгорания нужно вести с попыток создания первых тепловых машин, то есть со временем древних греков. Вспоминают и Герона Александрийского, и Архимеда, якобы создавшего паровую пушку, то есть заклепанную с одной стороны трубу, в которую заливали воду, добиваясь резкого перегрева и получая пар. Он, в свою очередь, обеспечивал нужное давление, которым выталкивал снаряд из открытого конца трубы.

После застойного периода Средневековья приходит пора нового подъема научного прогресса. К числу предшественников этого подъема относят и великого итальянца Леонардо да Винчи: в его рукописях есть заметки по использованию «внутренней энергии» для выполнения механической работы. Придуманное им устройство очень похоже на то, как описывают Архимедову пушку, но с поставленным внутри трубы поршнем.

Однако если подходить строго, ни одна из упомянутых конструкций, как реально существовавших, так и оставшихся лишь фантазиями и проектами, не может называться двигателем внутреннего сгорания. Ведь по определению это двигатель, в котором топливо сгорает непосредственно в рабочей камере, то есть внутри двигателя, который преобразует давление от сгорания топлива в механическую работу.

С этой точки зрения одним из первых худо-бедно работавших устройств стал продукт совместного творчества знаменитого голландца Христиана Гюйгенса и Денни Папена, которые в 1680 изобрели механизм, работавший на порохе, – пороховую машину, или «пороховую бочку», как его иногда называют.

В нижнюю часть цилиндра вместо воды подавался порох, который затем поджигали. Порох сгорал, при этом выделяя газы, которые создавали давление, обеспечивавшее движение поршня. По окончании цикла цилиндр приходилось поливать снаружи водой, чтобы он остыл, а давление выровнялось бы. Дальше поршень естественно опускался вниз, тогда как груз увлекало наверх. Устройство получилось весьма громоздким и опасным. Папен, правда, попробовал довести его до ума, попытавшись создать паровую машину, но не смог решить ряд конструктивных проблем.

Тем не менее паровые машины были созданы и начали постепенно завоевывать себе все больше места под солнцем, поскольку, невзирая на все недостатки, оказались самыми выгодными и совершенными устройствами того времени.

Однако все это пока по-прежнему было не вполне то. В 1801 году французский инженер Филипп Лебон оформил патент на конструкцию газового двигателя. Эта конструкция, по сути, могла стать первым реальным двигателем внутреннего сгорания: в нем смешанный с воздухом газ воспламенялся, выделяя большое количество тепла, но само используемое топливо было очень опасно и очень загрязняло воздух. До первого двигателя оставалось буквально несколько лет.

Уже в 1806 году братья Жозеф-Нисефор и Клод Ньепсы представили в Национальном институте Франции самый первый в мире в полном смысле слова действующий двигатель внутреннего сгорания. Придуманная ими конструкция была не без вычурности названа на греческий лад «пиреолофор» (pireolofor), то есть «влекомая огненным ветром».

20 июля 1807 года устройство было продемонстрировано Наполеону Бонапарту. Работало оно на смеси угольной пыли и измельченной в порошок древесной смолы. По заявлениям братьев, их двигатель по мощности не уступал паровому, но был значительно экономичнее. Тогдашние французские газеты писали, что трехметровая лодка с пиреолофором могла двигаться по Сене против течения.

Увы и ах, Наполеона двигатель не впечатлил, а потому изобретатели не получили никакой поддержки, и, провозившись с ним еще с десяток лет, Жозеф-Нисефор увлекся световой фиксацией изображений, став одним из основоположников фотографии.

В том же 1807 году французско-швейцарский изобретатель Франсуа Исаак де Ривас создал первый поршневой двигатель, который до сих пор часто называют двигателем де Риваса. Он работал на газообразном водороде, имея искровое зажигание и шатунно-поршневую группу, с тех пор ставшие неотъемлемой частью всех аналогичных механизмов.

Инженер из Англии Сэмюэль Браун начал использовать газ как топливо, взяв в качестве основы своего механизма старый паровой двигатель Ньюкомена. Эпоха двигателей внутреннего сгорания подступала все ближе. В 1860 году инженер из Бельгии Жан Жозеф Этьен Ленуар придумал, как сделать двигатель двухтактным, а также добавил к нему свечи зажигания, которые воспламеняли угольный газ.

Главной особенностью двухтактного двигателя является цикл работы, который осуществляется только на одном обороте коленчатого вала. В начале рабочего хода и начале такта у него происходят одновременно и подача топлива, и выход переработанных продуктов.

Карета Даймлера с ДВС, 1886 г.

Три года спустя Ленуар заменил газовое топливо керосином и создал прототип трехколесного автомобиля. В этом первом в истории транспортном средстве с двигателем внутреннего сгорания двигатель был соединен с задней осью ременным приводом. Жаль, что устройство смогло проехать всего 50 миль.

В 1863 году прославленный немецкий конструктор Николаус Август Отто на основе двигателя Ленуара создал свой вариант атмосферного двигателя с вертикальным расположением цилиндра и зажиганием открытым пламенем. Коэффициент полезного действия его разработки достигал 15% – весьма неплохо по тем временам.

В 1865 году свой вариант предложил известный парижский инженер и изобретатель Пьер Гюгон, который по внешнему виду напоминал известный двигатель Ленуара, но Гюгон смог добиться уменьшения расхода топлива и более надежного возгорания.

Таким образом, к середине XIX века двигатель уже как таковой сложился, а дальнейшие работы шли уже по направлению улучшения и совершенствования уже сделанного.

Австриец Зигфрид Маркус создал одноцилиндровый двигатель с полностью работающим карбюратором, работавший на сырой нефти. Повозка на таком двигателе могла развивать скорость до 10 миль в час.

Не стоит улыбаться – ведь тогда это казалось невероятным достижением.

Н.А. Отто к 1876 году смог создать четырехтактный газовый двигатель – он известен как «Цикл Отто»; потребляла конструкция топлива в пять раз меньше, чем тогда – двигатель Ленуара.

Опыты с бензиновыми двигателями начались тоже в 1870-х годах, но для коммерческого использования они еще не годились.

Первый бензиновый карбюраторный двигатель был создан в России в 1880-х годах русским подданным Огнеславом Степановичем Костовичем.

В 1885 году немецкие инженеры Готтлиб Даймлер и Вильгельм Майбах разработали легкий бензиновый карбюраторный двигатель и использовали свое изобретение для создания первого мотоцикла в 1885. Год спустя поехал первый полноценный автомобиль. В 1889 году Даймлер усовершенствовал двигатель, он расположил цилиндры в виде латинской буквы V, снабдив их клапанами, что позволило существенно увеличить удельную мощность двигателя на единицу массы. Именно эти разработки легли в основу всех последующих инженерных решений, связанных с двигателями внутреннего сгорания.

А вскоре появился и дизель, названный так по имени своего изобретателя немецкого инженера Рудольфа Дизеля. По эффективности он вдвое превосходил паровую машину.

В 1902 году в Америке появились первые промышленные трактора, на следующий год в России на Сормовском заводе для «Товарищества Братьев Нобель» сошел со стапелей первый в мире теплоход – нефтеналивная баржа «Вандал». На ней стояли три четырехтактных двигателя Дизеля мощностью 120 лошадиных сил каждый. В 1904 году был создан и теплоход «Сармат».

Ну а сегодня, после столетия безоговорочного господства дизельных, газодизельных, газо-поршневых, бензиновых карбюраторных и инжекторных двигателей, идут интенсивные поиски новых механизмов…