Газовый двигатель

К середине XIX века имелись все предпосылки для создания и развития механических транспортных средств, однако, не хватало самого главного – компактного, легкого, мощного и надежного двигателя. Еще французский физик Дэниз Папин, тот самый, который первым решил использовать могучую силу пара, пытался построить двигатель, использующий взрывчатую энергию пороха. Это было в 1687 году, но дальше экспериментов дело не пошло.

Лишь через 100 лет изобретатели вновь вернулись к идеи «взрывчатого» мотора. Бензин в то время еще не был известен, и единственно пригодным горючим был светильный газ, поэтому первые двигатели должны были стать газовыми.

Считается, что первые попытки создания нового двигателя начались в 1799 году. Именно тогда француз Филипп Лебон высказал идею о том, чтобы в цилиндры паровой машины можно впускать не пар, а горючий газ, который бы в нужный момент поджигался электрической искрой. Несколько позже он разработал конструкцию двухтактного двигателя, которую запатентовал в 1801 году. К сожалению, смерть изобретателя в 1804 году не позволила воплотить его идеи в жизнь.

Патент – документ, удостоверяющий государственное признание технического решения изобретением и закрепляющий за лицом, которому он выдан, исключительное право на изобретение.

Следующие разработки в данной области можно отнести к 1807 году, когда швейцарец Исаак де Риваз подал заявку на «использование взрыва светильного газа или иных взрывающихся материалов как источника энергии в двигателе». Однако и эта конструкция не была реализована из-за отсутствия средств и технических возможностей тех лет.

Первым, кто изготовил технологичный, пригодный для производства двухтактный газовый двигатель, был французский механик Жак Ленуар. Это произошло в 1860 году.

История этого изобретения, совершившего настоящий революционный переворот в технике, ведет свое начало, как это ни удивительно, из зала старинного ресторана в парижском предместье Сен-Дени, где начинал свою карьеру молодой Ленуар. Завсегдатаями этого ресторана были по большей части начинающие промышленники и ремесленники, которые между сменой блюд имели обыкновение оживленно обсуждать различные виды машин и удивительные изобретения. Работая официантом, Ленуар не только раньше других узнавал о технических новинках, но и старался разобраться в том, как они устроены. Вскоре он сменил смокинг официанта на рабочую блузу, а его способности к изобретательству помогли сколотить небольшой капитал для собственного дела.

Чтобы не разориться в жесткой конкурентной борьбе с крупными фабрикантами, необходимо было заменить лишние рабочие руки механическим двигателем. Но каким? Паровой не подходил для небольшой мастерской, к тому же для его обслуживания нужны были кочегары и машинисты, а это опять лишние расходы. Уже известный в те годы электродвигатель был тоже отвергнут из-за отсутствия мощного источника энергии.

Электродвигатель – электрическая машина, преобразующая электрическую энергию в механическую.

Ленуар поставил перед собой задачу избавить паровую машину от наиболее громоздких ее деталей – котла и топки. Не имея специальных знаний, он стал искать ответ в архивах, изучая патенты на всевозможные виды двигателей, среди которых наиболее выгодным и перспективным ему показался газовый.

Конструируя свой двигатель, Ленуар взял у предшественников самое лучшее. Для зажигания смеси светильного газа и воздуха служили две электрические свечи, ввернутые в крышки цилиндра. В двигателе Ленуара двойного действия полный цикл работы поршня длился в течение двух его ходов. При рабочем ходе поршня происходит впуск, воспламенение и расширение смеси в цилиндре, а при втором ходе – выпуск отработавших газов. Впуском и выпуском управляла задвижка-золотник, а золотником – эксцентрик, смонтированный на валу двигателя. Котла и топки, так же как и кочегаров, не было, но на этом преимущества нового двигателя, увы, заканчивались. Его масса была ненамного меньше существующих паровых двигателей. А единица выработанной мощности таким двигателем обходилась в семь раз дороже, чем у парового собрата. Только одна двадцать пятая часть теплоты сгоревшего газа совершала полезную работу. Не сложно подсчитать, что коэффициент полезного действия (КПД) такого двигателя равнялся всего 4 процентам. Остальное тепло уходило с отработавшими газами, нагревало корпус и отводилось в атмосферу. При частоте вращения вала в 100 оборотов в минуту зажигание действовало ненадежно, двигатель работал с перебоями, хотя и развивал мощность равную одной лошадиной силе.

Причиной низкой производительности ленуаровского двигателя было недостаточное давление воспламененной смеси. Однако он работал и был признан пригодным для производства, а относительно небольшие размеры мотора мирили мелких хозяев с его недостатками. В конечном итоге это обеспечило высокий уровень продаж двигателей и коммерческий успех ленуаровского предприятия.