125 лет автомобилю: так все начиналось
Первые легенды на четырех колесах 29 января 1886 года Карл Бенц (Carl Benz) получает в Берлине свидетельство на патент своего трехколесного автомобиля. Этот день считается официальным рождением автомобиля, чей 125-летний юбилей будет широко отмечаться в 2011 году. Бенц и Готлиб Даймлер (Benz и Gottlieb Daimler), который в том же 1886 году изобрел повозку с двигателем, считаются изобретателями автомобиля. Но другие личности тоже внесли большой вклад в создание автомобиля: Луис Рено (Louis Renault), Арманд Пежо (Armand Peugeot), Фердинанд Порше (Ferdinand Porsche) и Генри Форд (Henry Ford). Еще одна интересная цифра: по данным Интернет-энциклопедии Wikipedia, общее количество машин в мире в 2007 году — 918 млн., тенденция возрастает. То, что однажды началось в Манхайме, сегодня определяет картину мира и образ жизни.
Так называемый “Patent-Motorwagen“ Карла Бенца – первый автомобиль в мире. Он выглядит скорее как велосипед. Действительно в первые десятилетия автомобилестроения многие производители велосипедов, такие как Opel и Peugeot, переходили на выпуск диковинной техники.
29 января 1886 года Carl Benz получает свидетельство номер 37435 на изобретение автомобиля. Интересно выполнен руль.
Главная проблема Бенца и его конкурента Даймлера – изготовление маленького и легкого двигателя. Этот агрегат фирмы Benz снимает с 954 см3 0,75 л.с.
Массивный маховик определил внешний вид двигателя трехколесного Benz. В отличие от Даймлера, Бенц уже использует электрическое зажигание со свечой. Зажигание – первый крупный вызов производителям машин. Сзади первый мотоцикл в мире фирмы Daimler образца 1885 года.
Независимо друг от друга и почти одновременно корпели Daimler и Benz над своими машинами. При этом инженеры так и никогда не встретились лично. Слияние двух больших имен в 1926 году в „Daimler-Benz“ смог увидеть Carl Benz (1844-1929), Gottlieb Daimler умирает еще в 1900 году.
Первый автомобиль Daimler похож скорее на безлошадную повозку. Двигатель весит 92 кг и выдает 1,1 л.с. Обыкновенный газовый двигатель Отто весит в 5 раз больше.
Carl Benz развивает свой трехколесный велосипед дальше, в 1888 году преодолевая еще одну ступень эволюции (слева на картинке). Форма повзрослела, пассажиры сидят выше.
Здесь сам Carl Benz (справа) лично за рулем своей машины. На этой модели его жена Берта в 1888 году совершила легендарный заезд Манхайм — Пфорцхайм.
Уже тогда реклама была на своем месте. Упоминалось легкое управление, экономия на лошадях. Водители обильно покрывались дорожной пылью и лошадиным навозом.
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.
Двигатель века: кто изобрел ДВС
До сих пор большинство автомобилей оснащены ДВС. Однако кто первый додумался до такого типа двигателей?
Никита Шевцев
Кто изобрел двигатель внутреннего сгорания?
Самый первый теоретический ДВС на пороховой основе был создан в 17 веке голландским ученым Кристианом Хагэнсом. Но практического развития его идея не получила. На практике первый ДВС смог создать Нисефор Ньепс в 1806 году, но такой двигатель работал на пыли от угля и имел много недостатков.
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ
В 1876 году немецкий изобретатель Николаус Отто создал первый успешный двигатель внутреннего сгорания. Он создал двигатель, который использовал смесь бензина и воздуха для движения поршня. Этот двигатель стал основой для создания современных двигателей внутреннего сгорания.
Однако, до этого были созданы другие устройства, которые использовали механические методы для движения. В 1698 году Томас Савери создал устройство, которое использовало пар для движения поршня. В 1807 году французский изобретатель Франсуа Изидор де Риваз создал двигатель, который использовал газ для движения поршня.
Сегодня двигатели внутреннего сгорания используются в автомобилях, самолетах, лодках и других транспортных средствах. Они стали неотъемлемой частью нашей жизни и позволяют нам быстро и удобно перемещаться.
Таким образом, первый успешный двигатель внутреннего сгорания был создан немецким изобретателем Николаусом Отто в 1876 году. Он использовал смесь бензина и воздуха для движения поршня. Однако, до этого были созданы другие устройства, которые использовали механические методы для движения поршня.
Как на самом деле был устроен первый автомобиль
Первым в мире автомобилем официально признан Benz Patent-Motorwagen немецкого конструктора Карла Бенца. Несмотря на почетный титул, устройство первенца мирового автопрома лишь местами перекликается с современными авто.
Субтильного вида сооружение на трех колесах, по-немецки тяжеловесно наименованное Benz Patent-Motorwagen, появилось в далеком 1885 году. Работая над машиной, Карл Бенц целенаправленно создавал коммерческий проект — имелось в виду, что она должна стать популярным товаром. Прошедшие с той поры 130 лет подтвердили, что великий немецкий механик имел и недюжинное предпринимательское чутье. Но чтобы утлая самобеглая коляска превратилась в пригодный для всеобщего использования транспорт, конструкторам предстояло сделать еще немало — пользоваться первым автомобилем было нелегко.
Предыстория
Свой бизнес Карл Бенц начинал с небольшой велосипедной мастерской Benz & Company Rheinische Gasmotoren-Fabrik (позже переименована в Benz & Cie), которая в 1883 году принялась за серийное производство ДВС для сельского хозяйства и промышленности. А в 1885 году немецкий изобретатель получил самый важный в его жизни патент № 37435 на автомобиль, который получил имя Benz Patent-Motorwagen (чаще встречается сокращенное название — Motorwagen).
А начался первый автомобиль с мотора. По воспоминаниям самого конструктора, создание его первого автомобильного двигателя — четырехтактного одноцилиндрового агрегата — велось шесть лет. Поначалу Карл Бенц не имел право официально использовать свою разработку, так как подобная конструкция всё еще была защищена патентом Николауса Отто, изобретателя двигателя внутреннего сгорания. В 1878 году, в предновогодний день 31 декабря, по истечении срока патента Отто, Бенц сумел запатентовать бензиновый мотор с зажиганием от искры на свое имя.
От создания первого бенцевского мотора до работоспособного автомобиля прошло около семи лет. За это время конструктор запатентовал систему зажигания с батареей в качестве источника энергии и искровую свечу зажигания, также были запатентованы сцепление и коробка передач, которые нашли применение на следующих моделях Бенца.
Как оно работало
Первый Benz представлял собой трехколесное транспортное средство со стальной трубчатой рамой. На нее крепилось деревянное подобие открытого кузова, где размещался водитель и один пассажир. Общий диван, обитый натуральной кожей, имел спинку и собственную подвеску в виде цилиндрических пружин и эластичных рычагов, выполняющих роль рессор.
Как мы уже сказали, на Motorwagen устанавливался одноцилиндровый четырехтактный бензиновый двигатель мощностью 0,85 л. с. Охлаждение у мотора было водяное, но весьма специфичное. Циркуляции воды не было, она, подаваемая в рубашку цилиндра из специальной емкости, лишь орошала горячие внешние стенки цилиндра и затем испарялась. Естественно, воду приходилось доливать едва ли не чаще, чем бензин, — каждые несколько километров.
Система смазки также была до неприличия простой — масло с нескольких масленок элементарно капало на трущиеся детали силового агрегата.
Топливная система состояла из небольшого бензобака и карбюратора испарительного типа. Последний представлял собой цилиндрическую емкость с волокнами ветоши на дне. На нее самотеком подавался бензин, который тут же испарялся. Поднимающиеся вверх пары подхватывались потоком воздуха, засасываемого в цилиндр, и образовавшаяся таким образом топливная смесь уносилась в камеру сгорания. Роль дроссельной заслонки исполнял расположенный спереди под сиденьем водителя кран, регулирующий подачу воздуха во впускной трубопровод.
Воспламенялась рабочая смесь искровой свечой с платиновыми электродами, внешне, кстати, очень похожей на современные свечи. Высокое напряжение на свечу подавалось индукционной катушкой Румкорфа, которая в модернизированном виде является основной частью системы зажигания и теперешних карбюраторных ДВС. Тогдашний аналог трамблера, который определял момент зажигания, приводился в движение специальным кулачком на промежуточном валу. Генератора не было — источником тока служила только аккумуляторная батарея, которую перед поездкой нужно было зарядить.
Крутящий момент от двигателя передавался на ведущие задние колеса через ременную и шестеренчатые передачи. Сначала с вертикального коленвала поток мощности через открытый конический редуктор направлялся на горизонтальный промежуточный вал, несший на себе шкив ременной главной передачи (и попутно — кулачки привода клапанов ГРМ и трамблера). На расположенный под полом кузова ведомый шкив ременной передачи (он же корпус дифференциала и тормозной барабан) момент передавался кожаным ремнем, закрученным по принципу ленты Мебиуса — работали одновременно две его поверхности. От спрятанного в шкиве дифференциала момент уходил на две колесные полуоси, с которых к колесам мощность передавалась парой «индивидуальных» цепей. Бенц отмечал, что ресурса тогдашних цепей ему хватало немногим больше чем на 100 км пробега.
Коробки передач у Motorwagen, как видите, еще не было. За размыкание колес и двигателя отвечало нехитрое устройство, управляемое рычагом, можно сказать, «предок» сцепления.
Руль в современном понимании слова у Motorwagen отсутствовал. Его роль выполнял рычаг с деревянной рукояткой на конце. Рулевой механизм, действующий по схеме шестерня-зубчатая рейка (практически так же, как сегодня!), управлял единственным передним колесом. Подвеска была только на задней оси в виде двух эллиптических рессор, установленных продольно по отношению к кузову. Спицованные колеса оборачивались в резиновые обода из цельнолитого каучука.
Долго заправляли и медленно ехали
Как же выглядел процесс управления этим конструктивно простым аппаратом? Перед поездкой шофер наливал воду в бачок для охлаждения, бензин в емкость возле карбюратора, масло в масленки. Чтобы завести авто, нужно было раскрутить рукой горизонтальный маховик, предварительно уменьшив вышеупомянутым краником под сиденьем водителя подачу воздуха в карбюратор (аналог педали акселератора). Когда двигатель завелся, шофер усаживался на диван и возвращал краник подачи воздуха в нормальное положение. Длинным рычагом возле сидения драйвер снимался с тормоза, освобождая заторможенный специальной лентой ведомый барабан. Подвинув дальше тот же рычаг, водитель переходил с «нейтрали» на единственную переднюю передачу, смещая приводной кожаный ремень со свободно вращающейся части ведомого шкива на часть, связанную с корпусом дифференциала. Автомобиль приходил в движение.
Когда водитель самодвижущегося экипажа хотел притормозить, он тянул за тот же рычаг, смещая приводной ремень назад на свободно вращающуюся часть шкива, переводя трансмиссию в «нейтраль». Если шофер желал полной остановки, то он тянул рычаг еще дальше и приводил в действие ленточный тормоз, который замедлял барабан, а с ним и всю машину.
Наследники
Вторым автомобилем конструктора стал Benz Patent Motor-Wagen Nummer 2, отличавшийся от первенца доработанным силовым агрегатом. Объем двигателя вырос с 0,95 до 1,5 литра, а мощность увеличилась с 0,85 до 1,5 л.с. Третий экземпляр получил складную крышу, полноценный отдельный бензобак, эжекционный карбюратор привычного для нас типа (с диффузором и поплавковой камерой), двухступенчатую коробку передач, увеличенную на 12 см колесную базу.
В 1893 году появился первый четырехколесный Benz, а еще через год продукция немецкой фабрики впервые приняла участие в гонках. В 1895 году появились первые грузовик и автобус.
Развитие марки в неспокойном ХХ веке — это уже совсем другая история, а с третьим по счету Motorwagen связывают историю, ставшую хрестоматийной. О ней Карл Бенц поведал в своих мемуарах.
Как пишет автор, в 1888 году жена конструктора Берта Бенц, прихватив с собой сыновей, отважилась на самостоятельный пробег, да еще и втайне от мужа. Первая женщина-водитель запланировала и совершила поездку от города Мангейм в Пфорцхайм, расстояние между которыми составляло 106 км. Первый в автомобильной истории пробег не обошелся без неприятностей. Так, около городка Брухзаль на машине истерся и лопнул кожаный приводной ремень. Берта не растерялась и обратилась к местному сапожнику, который наложил латку и установил на место вышедшую из строя деталь (тогда ремни еще не перешли в разряд одноразовых «расходников», это случилось два десятилетия спустя). По пути путешественникам попался подъем, который автомобиль с тремя пассажирами на борту преодолеть не мог. Тогда за руль посадили младшего Бенца, а старший сын с мамой вытолкали повозку на холм. Надо сказать, что Берта Бенц отличилась недюжинной технической смекалкой. В дороге пробило изоляцию электрического провода зажигания. Для ее замены послужила обычная женская подвязка. Из-за низкого качества топлива на маршруте забивалась топливная магистраль, ее женщина якобы прочищала булавкой со шляпы. В качестве топливных заправок супруга изобретателя использовала аптеки, в которых лигроин продавался как лекарство от кожных хворей.
Как видите, привычный на сегодняшний день 100-километровый автопробег оборачивался для шофера целым приключением. На протяжении последующего столетия инженеры неустанно работали над упрощением обслуживания машины. О том, как эволюционировало ТО в течение ХХ века, читайте в нашей недавней публикации.