История создания первого автомобиля
Первые автомашины стали появляться в 1768 г. Это был паросиловой транспорт, который мог перевезти одного человека, не используя при этом силу лошадей. А в 1806 г. изобретатели обратились к двигателям внутреннего сгорания, но воплотить идеи смогли лишь в 1885 г.
Кто же он — изобретатель машины?
Леонтием Шамшуренковым была сконструирована модель, напоминавшая автомашину. Обычный крестьянин, живший в Нижнем Новгороде. В начале ноября 1752 г. его изобретение вызвало интерес в российской столице, на тот момент это был Петербург. Конструкция представляла собой коляску с четырьмя колесами, имеющую разгон до 15 км/ч, и вмещающая двоих людей.
Другой изобретатель, Иван Кулибин, показал в 1791 году, экипаж, имеющий три колеса, способный к самостоятельному передвижению. Был поставлен новый скоростной рекорд – 16,2 км/ч.
За границей, европейцы карпели над созданием двигателя, работающего на бензине. Карл Бенц является главным европейским изобретателем, создавшим такой двигатель, работающий в четырехтактном режиме.
Шенбейн Кристиан Фридрих
Немецким изобретателем Шенбейном Кристианом Фридрихом, в 1830-х гг. был представлен двигатель, работающий на водороде.
Аньоша Йедлика принято считать первопроходцем в изобретении машины с электромагнитным мотором.
Из истории появления авто
Машина, работающая на пару
В 1672 г. публике впервые был представлен автомобиль, работающий на пару. Его построили в целях забавы для императора Китая. Изобрел конструкцию Фердинанд Вербист, состоявший в монашестве иезуитов в Китае.
В Европе паровую конструкцию создал Николь-Жозеф в 1770 г. Скорее это был тягач, способный перевозить тяжелые предметы артиллерии.
В нашей стране Иван Кулибин в 1971 г. создал машину, работающую на пару. Она имела в своем составе коробку передач, несколько подшипников, маховой вал, тормоза. Было три колеса. Широкое распространение транспорт не получил.
В Соединенных Штатах запатентовал автомобиль Оливер Эванс. Случилось это в 1789 г. Его изобретение могло передвигаться не только по суше, но и по воде.
Электромобиль
Исследованиями Аньоша Йедлика в разработке электромотора, продолжил заниматься американский кузнец Томас Дэвенпорт.
Первым самоходным электротранспортом, стала карета, появившаяся в Шотландском королевстве в 1839 г., стала конструкция Роберта Андерсона. Также широко применения электродвигатели не получили. Они считались не эффективными и не приносящими пользу.
Бензиновые двигатели
В начале 1886 года Карлом Бенцем был запатентован первый образец машины, работающий на бензине. В том же году впервые в истории началось производство автомобилей для личных целей граждан.
А в 1889 г. Вильгельмом Майбахом и Шоттлибом Даймлером создан транспорт, который приобрел популярность в высших слоях общества.
Это и явилось началом эпохи автомобильного строения. Но в то время, автомобиль считался роскошью, и позволить его могли только богатые слои населения. Люди предпочитали передвигаться по железной дороге или кораблях.
В нашей стране Иван Кулибин в 1971 г. создал машину, работающую на пару. ошибки не надо делать
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.
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.
Источник https://auto.vercity.ru/magazine/13244_istoriya_sozdaniya_pervogo_avtomobilya/
Источник https://auto.24tv.ua/ru/jevoljuciya_avtomobilnyh_dvigatelej_6_jetapnyh_novacij_n32525
Источник https://www.kolesa.ru/article/kak-na-samom-dele-byl-ustroen-pervyj-avtomobil-2015-02-02
