Первые двигатели для автомобилей

Изобретатели-первопроходцы

Первый прообраз автомобиля был построен как игрушка для китайского императора членом иезуитской общины в Китае Фердинандом Вербистом в 1672 году.

В России прообраз первого автомобиля создал крепостной крестьянин Вятской губернии Яранского уезда Леонтий Шамшуренков. Своё изобретение он представил в Санкт-Петербурге 1 ноября 1752 года. Это была четырёхколёсная самобеглая коляска с педальным приводом, развивающая скорость до 15 км/ч. Им же был разработан первый верстометр (автомобильный счётчик, измеряющий пройденный путь). Позже, в 1780-х годах русский конструктор, изобретатель и инженер Иван Кулибин начал работу над каретой с педалями. В 1791 году он создал трёхколёсный самоходный экипаж, развивающий скорость до 16,2 км/ч. В этой «самокатке» он разъезжал по улицам Петербурга. Его трёхколёсный механизм содержал почти все основные узлы будущего автомобиля: коробка передач, маховое колесо, подшипники качения. К сожалению, как и со многими другими его изобретениями, государство не видело потенциала этих разработок, и они не получили дальнейшего развития. Незадолго до своей смерти изобретатель начал работу по совмещению парового двигателя с своей «самокаткой», но так и не закончил работу. На какой стадии находился процесс осталось неизвестным.

Немецкий инженер Карл Бенц, изобретатель множества автомобильных технологий, считается изобретателем и современного автомобиля. Четырёхтактный бензиновый (газолиновый) двигатель внутреннего сгорания, который представляет самую распространённую форму современного самоходного движения — разработка немецкого изобретателя Николауса Отто. Подобный четырёхтактный дизельный двигатель был также изобретён немцем Рудольфом Дизелем. Водородный топливный элемент, одна из технологий, провозглашённых как замена для газолина в качестве источника энергии автомобилей, в принципе был обнаружен другим немцем Шёнбейн Кристиан Фридрихом в 1838 году. Автомобиль на электрической батарее обязан своим появлением одному из изобретателей электрического мотора венгру Аньош Йедлику и изобрётшему в 1858 году свинцово-кислотную батарею Гастону Планте.

Ранние автомобили

Ф ердинанд Вербист, член иезуитской общины в Китае (англ.)русск., построил первый автомобиль на паровом ходу около 1672 года как игрушку для китайского императора. Автомобиль был небольшого размера и не мог везти водителя или пассажира, но, возможно, он был первым работающим паровым транспортом («автомобиль»)

Считают, что паросиловые самоходные машины разработаны в конце XVIII века. В 1770 и 1771 году Николя-Жозеф Кюньо демонстрировал свой экспериментальный тягач артиллерийских орудий с паровым приводом fardier à vapeur (паровая телега). Конструкция Кюньо оказалась непрактичной и не развивалась в его родной Франции, центр инноваций переходит в Великобританию. К 1784 году в Редруте Уильям Мэрдок построил работающую модель паровой кареты, а в 1801 году Ричард Тревитик ездил на полноразмерной машине по дорогам Камборна. Такие машины какое-то время были в моде и на протяжении следующих десятилетий были разработаны такие новшества как ручной тормоз, многоступенчатая трансмиссия и улучшенное рулевое управление. Некоторые были коммерчески успешны в обеспечении общественного транспорта, пока общественное сопротивление против этих слишком быстрых машин не повлекло принятие в 1865 году закона «англ. Locomotive Act», требующего, чтобы на общественных дорогах Великобритании перед самоходными машинами шёл человек, размахивающий красным флагом и дующий в сигнальную дудку. Это решительно подавило развитие дорожного автотранспорта практически на всю оставшуюся часть XIX века. В итоге усилия инженеров и изобретателей были брошены на железнодорожные локомотивы. Закон не отменялся вплоть до 1896 года, хотя необходимость в красном флаге была устранена в 1878 году.

Первый американский автомобиль — машина-амфибия Оливера Эванса

Первый патент на автомобиль в Соединённых Штатах был предоставлен Оливеру Эвансу в 1789 году. Эванс демонстрировал его первую успешную самоходную машину, которая была не только первым автомобилем в США, но также и первой машиной-амфибией, так как была способна путешествовать на колёсах по земле и посредством лопастей на воде.

Среди других работ паровая машина на жидком топливе, собранная в 1815 году профессором Пражского политехникума Йозеф Божеком и четырёхместный паровой фаэтон, сделанный в 1813 году Уолтером Хэнкок, разработчиком и оператором паровых автобусов Лондона.

Электрические автомобили

В 1828 году венгр Йедлик Аньош, который изобрёл ранний тип электрического мотора, создал миниатюрную модель автомобиля, приводимого в движение при помощи его нового двигателя. В 1834 году изобретатель первого электрического мотора постоянного тока, кузнец штата Вермонт Томас Дэвенпорт, установил свой мотор в маленькую модель машины, которой он оперировал на кольцевом электрифицированном треке. В 1835 году голландский профессор города Гронинген Сибрандус Стрэтин и его помощник Кристофер Беккер создали небольшую электрическую машину, приводимую в движение не перезаряжаемыми первичными гальваническими элементами (англ.). В 1838 году шотландец Роберт Дэвидсон разработал электрический локомотив, который достигал скорости 6 км/ч (4 мили/ч). В Англии в 1840 году был предоставлен патент за использование рельсовых путей в качестве проводника электрического тока и подобные американские патенты были выданы в 1847 году Лиллей и Colten. Приблизительно в период между 1832 и 1839 годом (точный год неизвестен) гражданин Шотландии англ. Роберт Андерсон изобрёл первую грубую электрическую карету, приводимую в движение не перезаряжаемыми первичными гальваническими элементами.

Двигатели внутреннего сгорания

Автомобиль Бенца , 1885 год. Первый серийный автомобиль с двигателем внутреннего сгорания.
1870 год, Вена, Австрия: Первый в мире транспорт на бензине. «Первая машина Маркуса»
Вторая машина Маркуса 1888

Ранние попытки изготовления и использования двигателей внутреннего сгорания были затруднены из-за отсутствия подходящего топлива, особенно жидкого, и ранние двигатели использовали газовую смесь.

Ранние эксперименты с использованием газов были проведены швейцарским инженером Франсуа Исааком де Ривасом (1806), построившим двигатель внутреннего сгорания, работающий на водородно-кислородной смеси, и англичанином Семюелем Брауном (англ.)русск.(1826), экспериментировавшим с собственным двигателем на водородном топливе в качестве транспортного средства до Шутерс Хилл, юго-восточный Лондон. Гиппомобиль бельгийца Этьена Ленора с одноцилиндровым двигателем внутреннего сгорания на водородном топливе совершил тестовый пробег из Парижа в Жуанвиль-Ле-Пон в 1860 покрыв около девяти километров примерно за три часа. Поздняя версия работала на угольном газе. Деламар-Дебутевильский автомобиль был запатентован и опробован в 1884 году.

Около 1870 года в Вене, Австрия (тогда Австро-Венгерская империя) изобретатель Зигфрид Маркус (англ.)русск. поместил жидкостный двигатель внутреннего сгорания на простой тележке что сделало его первым человеком, использовавшим транспортное средство на бензине. Сегодня этот автомобиль известен как «первая машина Маркуса». В 1883 году Маркус получил немецкий патент на низковольтную систему зажигания типа магнето. Это был только первый его автомобильный патент. Эта технология была использована во всех дальнейших двигателях в том числе в четырёхместной «второй машине Маркуса» в 1888/89. Зажигание в сочетании с «карбюратором с вращающимися щетками» сделали конструкцию второго автомобиля очень инновационной.

Общеизвестно, что первый реально использующийся автомобиль с бензиновым двигателем был сконструирован одновременно несколькими независимыми немецкими изобретателями: Карл Бенц построил свой первый автомобиль (Benz Patent-Motorwagen)в 1885 в Мангейме. Бенц получил патент на свой автомобиль 29 января 1886 и начал первый выпуск автомобилей в 1888 году после того как его жена Берта Бенц показала с помощью первой междугородней поездки от Мангейма до Пфорсгейма и обратно в августе 1888 что безлошадные экипажи вполне подходят для повседневного использования. С 2008 года это событие отмечено Мемориальной трассой имени Берты Бенц.

Вскоре, в 1889 г. в Штутгарте Готтлиб Даймлер и Вильгельм Майбах сконструировали совершенно новое средство передвижения (Daimler Stahlradwagen), которое задумывалось как автомобиль, а не конная повозка, оснащенная двигателем. Им же обычно приписывают изобретение в 1886 г. первого мотоцикла (Daimler Reitwagen), однако, в 1882 г. Энрико Бернарди (англ.)русск. из Университета Падуи запатентовал одноцилиндровый бензиновый мотор объёмом 122 см³ (7,4 куб. дюйма) мощностью 0,024 л. с. (17,9 Вт) и установил его на трёхколёсный велосипед своего сына, что позволяет рассматривать его как минимум кандидатом на изобретение первого автомобиля и мотоцикла. В 1882 г. Бернарди увеличил трицикл так, что он был способен перевозить двух взрослых человек.

Один из первых четырёхколёсных автомобилей в Британии, работающий на бензине был построен в Бирмингеме в 1895 г. Фредериком Вильямом Ланчестером, им же был запатентован дисковый тормоз, а первый электрический стартер был установлен на Арнольд (англ.)русск., адаптацию Бенц-Вело, выпускавшимся с 1885 по 1898 гг.

В этой суматохе были практически забыты многие первопроходцы. Джон Вильям Ламберт из Огайо в 1891 г. построил трёхколёсный автомобиль, который сгорел в том же году. А Генри Надинг из Аллентауна, Пенсильвания сконструировал четырёхколёсный. Весьма вероятно, что таких изобретателей было больше.

Эра Ветеранов

Первое производство автомобилей было основано в 1888 г. в Германии Карлом Бенцем и, по лицензии Бенца, во Франции Эмилем Роже. Было и множество других, в том числе производители трициклов Рудольф Эгг, англ. Эдвард Батлер и англ. Леон Болле. Трицикл Болле, с двигателем собственной разработки (рабочий объём 650 куб. см), под управлением водителя Жамин смог развить среднюю скорость 45 км/ч на ралли «Париж-Турвилль» 1897 г. К 1900 г. массовое производство автомобилей началось во Франции и США. Первой компанией, созданной исключительно для производства автомобилей стала французская «Панар и Левассо» (Panhard et Levassor), которая также первой применила четырёхцилиндровый двигатель. За «Панар», созданной в 1889 г. последовал «Пежо» двумя годами позже. К началу ХХ в. в западной Европе начался подъём автомобильной промышленности, особенно во Франции, где в 1903 г. было собрано 30 204 автомобиля, что составило 48,8 % всего объёма производства автомобилей в мире.

Статья журнала «World’s work», 1903 год

В 1893 году в Соединённых штатах братья англ. Чарльз и англ. Фрэнк Дюреа основали компанию Duryea Motor Wagon Company (англ.), ставшей первой американской компанией-производителем автомобилей. Однако на этом этапе производства автомобилей доминировал Рэнсом Эли Олдс (англ.) с его компанией Olds Motor Vehicle Company (позже известная как Oldsmobile). Его крупномасштабная сборочная линия была запущена в 1902 году. В этом же году Кадиллак (сформированый из англ. Henry Ford Company), Винтон (англ.) и Форд выпускают автомобили тысячами.

В течение нескольких лет сотни производителей по всему западному миру стали выпускать автомобили по невероятному количеству различных технологий. Паровые, электрические и бензиновые автомобили конкурировали десятилетия, пока в 1910-х бензиновые двигатели внутреннего сгорания не стали доминирующими. Разрабатывались автомобили с двумя и даже четырьмя двигателями, а рабочий объём двигателей достигал дюжины литров. В этот период были опробованы и отброшены многие современные разработки, в том числе газовые и электрические гибриды, многоклапанные двигатели (англ.), верхние распределительные валы, привод на все колёса. В 1898 г. Луи Рено установил на Де Дион-Бутон (De Dion-Bouton) карданный вал и дифференциал с коническими шестернями, создав «наверное первый в истории хот-род». Это позволило Луи и его братьям занять своё место в автомобильной промышленности. В отсутствии каких-либо четких стандартов в отношении архитектуры автомобиля, типа кузова, материалов и управления изобретения появлялись очень быстро и неорганизованно. Многие автомобили этой поры, например, управлялись не рулевым колесом, а ручкой и большинство передвигались с фиксированной скоростью. Цепной привод был более распространен, чем карданный вал, а закрытые кузова были крайне редки. В 1902 г. Renault стал устанавливать барабанные тормоза. На следующий год голландский разработчик Якобус Спайкер построил первый гоночный автомобиль с полным приводом. Этот автомобиль никогда не участвовал в соревнованиях и до 1965 г. и Jensen FF (англ.) полноприводных спортивных автомобилей в серийном производстве не было.

Инновации не ограничились транспортными средствами. Увеличение числа автомобилей ускорило рост нефтяной промышленности, а также развитие технологии производства бензина (вместо керосина и жидкого топлива из угля), а также развитие термоустойчивых минеральных смазочных материалов (вместо растительных и животных масел).

Последовали и социальные эффекты. Об автомобилях сочиняли музыку, такую как «In My Merry Oldsmobile» (традиция продолжается), а в 1896 г. Уильям Дженнингс Брайан стал первым кандидатом в Президенты, проводившем предвыборную кампанию в Декейтере, штат Иллинойс из автомобиля (подаренном «Mueller»). Тремя годами спустя Джейкоб Герман начал традицию таксистов Нью-Йорка разогнавшись по Лексингтон-авеню до «безбашенной» скорости 12 миль в час (19 км/ч). В том же 1899 г. Акрон, Огайо принял первый самодвижущийся фургон для перевозки заключенных.

В моём восхитительном Олдсмобиле . Песенник, показывающий автомобиль Oldsmobile Curved Dash (выпускавшийся в 1901—1907 гг.) и одежду для вождения

К 1900 уже можно было говорить о национальной автомобильной промышленности во многих странах, в том числе Бельгии (производившей Vincke, копию Benz; Germain — псевдо Панар; Linon и Nagant, оба основаны на Gobron-Brillié), Швейцарии (ведущие производители Fritz Henriod, Rudolf Egg, Saurer (англ.), Johann Weber, и Lorenz Popp), Шведская Vagnfabrik AB (англ.), Hammel (основанная A. F. Hammel и H. U. Johansen около 1886 г. в Копенгагене, Дания), Irgens (из Бергена, Норвегия, 1883 г., но без заметного успеха, Италии (где в 1899 г. появился FIAT), и даже в Австралии (где Pioneer открыл мастерскую в 1898, с производства уже тогда устаревшего, работавшего на парафине шарнирносочлененного фургона). Тем временем, Кох начал поставки автомобилей и грузовиков из Парижа в Тунис, Египет, Иран и Голландскую Восточную Индию. Внешняя торговля становилась глобальной.

5 ноября 1895 года в США англ. Джордж Селден получил патент на 2-тактный автомобильный двигатель (U.S. Patent 549,160). Этот патент больше мешал, чем способствовал развитию автомобилей в США. Большинство крупных американских компаний были лицензированы патентом Сендлена, и были вынуждены платить за каждый произведенный автомобиль. Братья Студбейкер, став ведущим производителем конных повозок в мире, перешли к производству электрических автомобилей в 1902 году, и к бензиновых двигателей в 1904 году, но при этом продолжали производить конные повозки до 1919 года. В 1908 году в Перу был произведен первый автомобиль (англ. Grieve) на континенте Южной Америки.

Однако в этот период — период ветеранов — автомобили рассматривались больше в качестве модной новинки, нежели как по-настоящему полезное устройство. Поломки были очень часты, топливо было нелегко достать, пригодных для передвижения на автомобилях дорог было мало, а быстрое развитие отрасли означало, что годовалый автомобиль практически ничего не стоил. Решающими событиями, доказавшими полезность автомобиля, стали: заезд Берты Бенц 1888 г. на большую дистанцию; она проехала более 80 км (50 миль) от Мангейма до Пфорцхайма, чтобы продемонстрировать потенциал транспортных средств, которые производил её муж Карл Бенц, и успешный трансконтинентальный заезд англ. Горацио Нельсона Джексона, пересекшего США в 1903 г.

Бронзовая или Эдвардианская эра

Машина Ford T, припаркованная у Джелонгской библиотеки к её открытию. Австралия, 1915 год.

Получившая своё название от распространенного применения бронзы в США, англ. Бронзовая (или Эдвардианская) эра продолжалась с примерно 1905 г. до начала Первой мировой войны в 1914 г. 1905 г. стал верхом в развитии автомобиля, отметившей момент, когда больше автомобилей стало продаваться не энтузиастам, а обычному потребителю.

В течение примерно 10 лет, составлявших эту эру, будут выделены разнообразные экспериментальные разработки и альтернативные двигатели. Хотя современный туристический автомобиль (англ.) был изобретен ранее, только с широким распространением системы Панара-Левассора появились узнаваемые и стандартизованные автомобили. Спецификация этой системы предусматривала заднеприводной автомобиль с двигателем внутреннего сгорания, расположенным спереди (англ.) и шестерёнчатой трансмиссией. Традиционные, похожие на повозки, транспортные средства были быстро забыты, а англ. сделанные из кожи и дерева кузова уступили место англ. кузовам со входом сзади и другим более дешевым кузовам.

Развитие автомобильных технологий в эту эру было быстрым, отчасти благодаря существованию сотен мелких производителей, соревнующихся за внимание мира. Основные разработки заключались в электрической системе зажигания (мотор-генератор на Arnold в 1898 г., хотя лавры пожинает Роберт Бош 1903 г.), независимая подвеска (в действительности придуманная Bollée в 1873 г.) и тормоза на все четыре колеса (Arrol-Johnston Company of Scotland в 1909 г.). Для подвески широко использовались рессоры, хотя все ещё применялось и множество других систем, уголковая сталь заменила усиленное дерево в конструкции шасси. Получили широкое распространение трансмиссии и управление подачей топлива, что позволило двигаться с различной скоростью, хотя автомобили в большинстве своем имели дискретный набор скоростей, а не бесконечно переменную систему, знакомую по автомобилям более поздних периодов. Впервые появилось и безопасное стекло, запатентованное Джоном Вудом в Англии в 1905 г. (Оно не станет стандартным оборудованием до появления Rickenbacker в 1926 г.)

На пике популярности в США между 1907 и 1912 гг. находились моторные повозки с большими колёсами (напоминавшие конные повозки до 1900 г.). Их производило более 75 компаний, в том числе Holsman (Чикаго), IHC (Чикаго) и Sears (продавал по каталогу). Эти повозки были похоронены Моделью Т. В 1912 г. Hupp в США (поставщик кузовов Hale & Irwin) и BSA в Великобритании впервые применили цельнометаллические кузова. В 1914 г. к ним присоединился Dodge (который производил кузова для Модели Т). Тем не менее, прошло ещё 20 лет до момента, когда цельнометаллический кузов стал стандартным.

Примеры автомобилей этого периода:

1. 1908—1927 Форд Модель Т — наиболее распространенный автомобиль этой эпохи. В нём применялась планетарная трансмиссия и педальная система управления. Автомобиль победил на конкурсе «автомобиль века».
2. 1910 Mercer Raceabout — считаясь одной из первых гоночных машин, Raceabout воплощал энтузиазм водителя, как и одинаково задуманные его собратья American Underslung и Hispano-Suiza Alphonso.
3. 1910—1920 Bugatti Type 13 — примечательный городской и гоночный автомобиль в котором были воплощены передовые инженерные разработки и дизайн. Похожими моделями были Type 15, 17, 22 и 23.

Винтажная эра

Austin 7 коробка-седан, 1926 год
Ряд машин Ford Model A

Эра винтажных автомобилей продолжалась с конца Первой мировой войны (1919 г.) до краха Уолл-стрит в 1929 г. В течение этого периода преобладающими стали автомобили с передним расположением двигателя, закрытым кузовом и стандартизованным управлением. В 1919 г. 90 % автомобилей выпускались с открытым кузовом; к 1929 г. 90 % — с закрытым. Быстро продолжалось развитие двигателя внутреннего сгорания: на вершине линейки были многоклапанные (англ.) двигатели с верхним распределительным валом, а для сверхбогатых покупателей были придуманы V-образные восьми-, двенадцати- и даже шестнадцатицилиндровые двигатели. Мальком Лоухед (сооснователь Локхид) изобрёл гидравлические тормоза также в 1919 г. Такие тормоза были применены Дюзенбергом на их Модели А 1921 г. Три года спустя Германн Рейслер из Вулкан Мотор изобрёл первую автоматическую трансмиссию с двухступенчатой планетарной коробкой передач, преобразователем момента и блокирующей муфтой. Эта трансмиссия никогда не производилась. Её подобие станет доступно в качестве дополнительного предложения лишь в 1940 г. В самом конце эры винтажных автомобилей во Франции было изобретено тонированное стекло (сегодня стандартное оснащение для боковых окон).

Типичные автомобили винтажной эпохи:

1. 1922—1939 Austin 7 — Остин 7 был самым широко копируемым автомобилем за всю историю автомобилей. Эта модель служила образцом для всех автомобилей, от BMW до Nissan.
2. 1924—1929 Bugatti Type 35 — Тип 35 одна из самых успешных гоночных моделей за всю историю автомобилей, одержала более 1000 побед в течение 5 лет.
3. 1922—1931 Lancia Lambda — очень продвинутый автомобиль для того времени. Первый автомобиль с цельным несущим кузовом и независимой передней подвеской.
4. 1925—1928 Hanomag 2 / 10 PS — ранний пример обтекаемого стиля, без отдельных бамперов (крыльев) и подножек.
5. 1927—1931 Ford Model A (1927—1931) — после того, как Форд слишком долго выпускал Модель Т бронзовой эры, компания порвала с прошлым, начав новую серию с Модели А 1927 г. Было собрано более 4 миллионов автомобилей, что сделало её самой продаваемой моделью эпохи.
6. 1930 Cadillac V-16 — разработанный на пике винтажной эпохи, Кадиллак с V-образным шестнадцатицилиндровым двигателем вместе с Бугатти Рояль можно рассматривать как наиболее легендарные роскошные автомобили эпохи.

Производство автомобилей росло быстрыми темпами: так только в США в 1929 году было выпущено 5,4 млн автомобилей. Общее число машин в эксплуатации в США достигло в этот момент 26,5 млн штук, что для страны с населением 125 млн человек означало почти полную автомобилизацию.

Довоенная эра (до Второй мировой войны)

Довоенная часть классической эры началась с Великой депрессии 1930 г. и закончилась с восстановлением от последствий Второй мировой войны, которое обычно считают завершившимся в 1948 г. Именно в этот период в продажах доминируют интегрированные бампера и полностью закрытые кузова, а новые типы кузовов седан в задней части интегрируют даже багажник для грузов. Старые раундабауты, фаэтоны и городские автомобили с открытым верхом были вытеснены к концу эры по мере того, как крылья, подножки и головные огни постепенно были интегрированы в кузов автомобиля.

К 1930-м было изобретено большинство из технологий механики, используемых в сегодняшних автомобилях, хотя некоторые вещи были «переизобретены» и приписаны кому-то ещё. Например, передний привод был переоткрыт Андре Ситроен и представлен в Traction Avant в 1934 году, хотя он появился несколькими годами ранее в дорожных автомобилях сделанных Алвисом и Кордом, и в гоночных машинах от Миллера (и возможно появился ещё в 1897 году). Аналогично, независимая подвеска первоначально была изобретена Amédée Bollée в 1873 г., но не попала в серийное производство до появления малообъёмного Mercedes-Benz 380 в 1933 г., что заставило более широко использовать её на американском рынке. В результате консолидации и взросления автомобильной промышленности, отчасти благодаря влиянию Великой депрессии, к 1930 г. количество производителей автомобилей резко сократилось.

Образцы довоенных автомобилей:

1. 1932—1939 Alvis Speed 20 и Speed 25 — первые автомобили с полностью синхронизированной коробкой передач.
2. 1932—1948 Ford V-8 — применение мощного V8 с плоской головкой цилиндров в массовом автомобиле установило новые стандарты эффективности и энерговооруженности.
3. 1934—1940 Bugatti Type 57 — единичный высококлассный автомобиль для богатых.
4. 1934—1956 Citroën Traction Avant — первый массовый автомобиль с приводом на передние колёса, построен на несущем кузове.
5. 1936—1955 MG серии T — спортивная машина по доступной цене, рассчитанная на молодёжь.
6. 1938—2003 Volkswagen Beetle («жук») — задуманный как эффективный и дешёвый автомобиль ещё в нацистской Германии стал самым долгопроизводящимся в мире — выпускался более 60 лет с минимальными изменениями базовой конструкции; самый массовый автомобиль в мире — несколько десятков миллионов экземпляров выпущены во многих странах; культовый автомобиль занял четвёртое место на конкурсе «автомобиль века»; автомобиль имеет рестайлинговый новый вариант узнаваемого дизайна и в XXI веке.
7. 1936—1939 Rolls-Royce Phantom III — вершина довоенной инженерной мысли с двигателем V12 располагал технологическими новинками, которые появились в автомобилях многих других производителей только в 60-х. Наивысшее качество и энерговооруженность качества.

Современная эпоха

Обычно современную эпоху определяют как 25 предшествующих настоящему моменту лет. Однако существуют некоторые технические аспекты и концепции дизайна, которые отличают современные автомобили от старых. Не рассматривая будущее автомобиля, современная эра стала эрой растущей стандартизации, общих платформ и компьютерного дизайна.

К наиболее важным тенденциям мирового автомобилестроения в начале XXI века можно отнести особое внимание к улучшению экологических и экономических показателей ДВС (каталитические нейтрализаторы и дизели нового поколения, новые типы топлив, включая биотопливо), создание гибридных систем (ДВС+электромотор+аккумулятор), повышению уровня безопасности (см. выше), улучшению ходовых качеств (полный привод, электронные системы помощи вождению), «интеллектуализации» автомобиля в целом.

Некоторыми особо примечательными разработками в современную эпоху стали широкое распространение переднего и полного привода, внедрение дизельного двигателя и повсеместное использование впрыска топлива. Хотя все из перечисленных были впервые применены ранее, они настолько доминируют на современном рынке, что достаточно просто упустить их значение. Практически все современные пассажирские автомобили имеют несущий кузов, передний привод и поперечное расположение двигателя, однако такой дизайн ещё в 60-х рассматривался как радикально новаторский.

В современную эпоху изменились и кузова. Сегодня на рынке доминируют три типа кузова: хэтчбек, минивэн и SUV, несмотря на то, что это относительно новые концепции. Все три типа изначально создавались как практичные кузова, но превратились в современные мощные люксовые кроссоверы SUV и спортивные универсалы. Рост популярности грузопассажирских автомобилей (пикапов) в США и SUV по всему миру изменил облик автопарка. Сегодня эти «грузовики» занимают более половины мирового автомобильного рынка.

В современную эпоху быстро росли также топливная эффективность и мощность двигателей. Как только проблема вредных выбросов, возникшая в 70-е была решена с помощью компьютерных систем управления двигателем, мощность последних стала быстро расти. В 80-е мощный спортивный автомобиль мог развивать 200 л. с. (150 кВт). Спустя лишь 20 лет такой мощностью располагает средний пассажирский автомобиль, а некоторые энерговооруженные модели предлагаются с двигателями втрое мощнее.

Примеры современных автомобилей

1. с 1966 Toyota Corolla — простой небольшой японский седан, ставший самой продаваемой (в том числе и в XXI в.) за все время моделью фирмы.
2. с 1970 Range Rover — первая попытка совместить роскошный и полноприводной автомобиль общего назначения, оригинальный «SUV». Популярность оригинального Range Rover Classic была настолько высока, что новую по конструкции и дизайну его версию выпустили только в 1994 г.
3. с 1973 Mercedes-Benz S-Class — электронная АБС, дополнительные ограничивающие подушки безопасности, преднатяжители ремней безопасности и электронная противопробуксовочные системы все были впервые применены на S-класс. Позже эти опции станут стандартом автомобильной промышленности.
4. с 1975 BMW 3 — серия 3 входила в ежегодный список лучших 10 автомобилей года журнала Car and Driver 17 раз, что является самым длительным непрерывным периодом нахождения в этом списке.
5. с 1977 Honda Accord седан — этот японский седан стал самой популярной машиной в США в 90-е, свергнув с пьедестала Ford Taurus и подготовив почву для современных азиатских седанов верхней ценовой категории.
6. 1981—1989 Dodge Aries и Plymouth Reliant — автомобили платформы «К», которая позволила выжить Крайслеру как крупному автопроизводителю. Эти модели стали одними из первых успешных переднеприводных, экономичных компактных американских автомобилей.
7. с 1983 Минивэны Chrysler — двухобъемные минивэны, которые почти вытеснили с рынка универсалы и предварили появление современных кроссоверов.
8. с 1986 Ford Taurus — этот среднеразмерный переднеприводной седан с современным дизайном доминировал на американском рынке в конце 80-х и совершил революцию дизайна автомобилей в Северной Америке.

Range Rover , один из представителей внедорожников

Эволюция двигателя внутреннего сгорания

Люди производят автомобили уже более века, и почти под каждым капотом стоит двигатель внутреннего сгорания. В течение последних 100 лет принцип его работы оставался неизменным: кислород и топливо поступают в цилиндры мотора, где происходит взрыв (воспламенение), в результате чего внутри силового агрегата образовывается сила, которая и двигает автомобиль вперед. Но с момента первого появления двигателя внутреннего сгорания (ДВС) каждый год инженеры оттачивают его, чтобы сделать быстрее, надежнее, экономичнее, эффективнее.

Благодаря этому сегодня все современные автомобили стали мощнее и экономичнее. Некоторые обычные автомобили сегодня имеют такую мощность, которая еще недавно была только в мощных дорогих суперкарах. Но без огромных прорывов в конструкции ДВС мы бы сегодня до сих пор владели маломощными прожорливыми автомобилями, на которых не уедешь далеко от заправки. К счастью, время от времени подобные прорывные технологии уже не раз открывали новый этап в развитии двигателей внутреннего сгорания. Мы решили вспомнить самые важные даты в эволюции развития ДВС. Вот они.

1955 год: впрыск топлива

До появления системы впрыска процесс попадания топлива в камеру сгорания двигателя был неточным и плохо регулируемым, поскольку топливно-воздушная смесь подавалась с помощью карбюратора, который постоянно нуждался в очистке и периодической сложной механической регулировке. К сожалению, на эффективность работы карбюраторов влияли погодные условия, температура, давление воздуха в атмосфере и даже на какой высоте над уровнем моря находится автомобиль. С появлением же электронного впрыска топлива (инжектора) процесс подачи топлива стал более контролируемым. Также с появлением инжектора владельцы автомобилей избавились от необходимости вручную контролировать процесс прогрева двигателя, регулируя дроссельную заслонку с помощью «подсоса». Для тех, кто не знает, что такое подсос:

Подсос – это ручка управления пусковым устройством карбюратора, с помощью которой на карбюраторных машинах было необходимо регулировать обогащение топлива кислородом. Так, если вы запускаете холодный двигатель, то на карбюраторных машинах необходимо открыть «подсос», обогатив топливо кислородом больше, чем необходимо на прогретом моторе. По мере прогревания двигателя нужно постепенно закрывать ручку регулировки пускового устройства карбюратора, возвращая обогащение топлива кислородом к нормальным значениям.

Сегодня подобная технология, естественно, выглядит допотопно. Но еще совсем недавно большинство автомобилей в мире оснащались карбюраторными системами подачи топлива. И это несмотря на то, что технология впрыска топлива с помощью инжектора пришла в мир в 1955 году, когда инжектор впервые был применен на автомобиле (ранее эта система подачи топлива использовалась в самолетах).

В этом году было проведено испытание инжектора на спорткаре Mercedes-Benz 300SLR, который смог проехать, не сломавшись, почти 1600 км. Это расстояние автомобиль преодолел за 10 часов 7 минут и 48 секунд. Испытание проходило в рамках очередной автогонки «Тысяча миль». Эта машина установила мировой рекорд.

Кстати, Mercedes-Benz 300SLR стал не только самым первым серийным автомобилем с инжекторным впрыском топлива, разработанным компанией Bosch, но и самым быстрым автомобилем в мире в те годы.

Два года спустя компания Chevrolet представила спорткар Corvette с впрыском топлива (система Rochester Ramjet). В итоге этот автомобиль стал быстрее первооткрывателя Mercedes-Benz 300SLR.

Но, несмотря на успех Chevrolet Corvette с уникальной системой впрыска топлива Rochester Ramjet, именно электронные инжекторные системы Bosch (с электронным управлением) начали свое наступление по миру. В результате за короткое время впрыск топлива, разработанный компанией Bosch, начал появляться на многих европейских автомобилях. В 1980-е годы электронные системы впрыска топлива (инжектор) охватили весь мир.

1962 год: турбонаддув

Турбокомпрессор является одним из самых драгоценных камней в двигателях внутреннего сгорания. Дело в том, что турбина, которая подает больше воздуха в цилиндры двигателя, когда-то позволяла

12-цилиндровым истребителям во время Второй мировой войны взлетать выше, лететь быстрее, дальше и меньше расходовать дорогое топливо.

В итоге, как и многие технологии, система турбин из авиатехники пришла в автопромышленность. Так, в 1962 году в мире были представлены первые серийные автомобили с турбокомпрессором. Ими стали BMW 2002, или Saab 99.

После чего компания General Motors попыталась развить дальше эту технологию турбирования двигателей внутреннего сгорания на легковых автомобилях. Так, на автомобиле Oldsmobile Jetfire появилась технология «Turbo Rocket Fluid», которая помимо турбины использовала резервуар с газом и дистиллированную воду для увеличения мощности двигателя. Это была настоящая фантастика. Но затем компания GM отказалась от этой сложной и дорогой, а также опасной технологии. Все дело в том, что уже к концу 1970-х годов такие компании, как MW, Saab и Porsche, заняв первые места во многих мировых автогонках, доказали ценность турбин в автоспорте. Сегодня же турбины пришли на обычные автомобили и в ближайшем будущем отправят обычные атмосферные моторы на пенсию.

1964 год: роторный двигатель

Единственным двигателем, который по-настоящему смог сломать форму обычного двигателя внутреннего сгорания, стал роторный чудо-мотор инженера Феликса Ванкеля. Форма его ДВС ничего общего не имела с привычным нам двигателем. Роторный мотор представляет собой треугольник внутри овала, вращающийся с дьявольской силой. По своей конструкции роторный двигатель легче, менее сложный и более крутой, чем обычный двигатель внутреннего сгорания с поршнями и клапанами.

Первыми роторные двигатели на серийных авто начали использовать компания Mazda и ныне уже не существующий немецкий автопроизводитель NSU.

Самым же первым серийным автомобилем с роторным двигателем Ванкеля стал NSU Spider, который начал выпускаться в 1964 году.

Затем компания Mazda наладила производство своих автомобилей, оснащенных роторным мотором. Но в 2012 году она отказалась от использования роторных двигателей. Последней с роторным мотором стала модель RX-8.

Но недавно, в 2015 году, Mazda на Токийском автосалоне представила концепт-кар RX-Vision-2016, который использует роторный мотор. В итоге в мире начали появляться слухи, что японцы планируют в ближайшие годы возродить роторные автомобили. Предполагается, что в настоящий момент специализированная группа инженеров Mazda где-то в Хиросиме сидит за закрытыми дверями и создает новое поколение роторных моторов, которые должны стать основными двигателями во всех будущих новых моделях Mazda, открыв новую эру возрождения компании.

1981 год: технология дезактивации цилиндров двигателя

Идея проста. Чем меньше цилиндров работает в двигателе, тем меньше расход топлива. Естественно, что двигатель V8 намного прожорливее, чем четырехцилиндровый. Также известно, что при эксплуатации автомобиля большую часть времени люди используют машину в городе. Логично, что если автомобиль оснащен 8- или 6-цилиндровыми моторами, то при поездках в городе все цилиндры в двигателе в принципе не нужны. Но как можно просто превратить 8-цилиндровый мотор в четырехцилиндровый, когда вам не требуется задействовать для мощности все цилиндры? На этот вопрос в 1981 году решила ответить компания Cadillac, которая представила двигатель с системой дезактивации цилиндров 8-6-4. Этот мотор использовал электромагнитные управляемые соленоиды для закрытия клапанов на двух или четырех цилиндрах двигателя.

Эта технология должна была повысить эффективность двигателя, например, при движении по шоссе. Но последующая ненадежность и неуклюжесть этого мотора с системой дезактивации цилиндров напугала всех автопроизводителей, которые в течение 20 лет боялись использовать эту систему в своих моторах.

Но теперь эта система снова начинает завоевывать автомир. Сегодня уже несколько автопроизводителей используют эту систему на своих серийных автомобилях. Причем технология зарекомендовала себя очень и очень хорошо. Самое интересное, что эта система продолжает развиваться. Например, уже скоро эта технология может появиться на четырехцилиндровых и даже на трехцилиндровых моторах. Это фантастика!

2012 год: двигатель с высокой степенью сжатия – воспламенение бензина от сжатия

Наука не стоит на месте. Если бы наука не развивалась, то сегодня мы бы до сих пор жили в Средневековье и верили в колдунов, гадалок и что земля плоская (хотя сегодня все равно есть немало людей, которые верят в подобную чушь).

Не стоит на месте наука и в автопромышленности. Так, в 2012 году в мире появилась очередная прорывная технология, которая, возможно, совсем скоро перевернет весь автомир.

Речь идет о двигателях с высокой степенью сжатия.

Мы знаем, что чем меньше сжимать воздух и топливо внутри двигателя внутреннего сгорания, тем меньше мы получим энергии в тот момент, когда топливная смесь воспламеняется (взрывается). Поэтому автопроизводители всегда старались делать двигатели с немаленькой степенью сжатия.

Но есть проблема: чем выше степень сжатия, тем больше риска самовоспламенения топливной смеси.

Поэтому, как правило, ДВС имеют определенные рамки в степени сжатия, которая на протяжении всей истории автопромышленности была неизменяемой. Да, каждый двигатель имеет свою степень сжатия. Но она не меняется.

В 1970-х годах в мире был распространен неэтилированный бензин, который при сгорании дает огромное количество смога. Чтобы как-то справиться с ужасной экологичностью, автопроизводители начали использовать V8 моторы с низким коэффициентом сжатия. Это позволило снизить риск самовоспламенения топлива низкого качества в двигателях, а также повысить их надежность. Дело в том, что при самовоспламенении топлива двигатель может получить непоправимый урон.

Но затем при массовом появлении электронного впрыска автопроизводители с помощью компьютера стали применять различные настройки, автоматически регулирующие качество топливной смеси, что позволило существенно улучшить экономичность двигателей и снизить уровень вредных веществ в выхлопе. Но главное, что удалось сделать с помощью компьютерных настроек и регулировки топливной смеси, – это снизить до минимума риск самовоспламенения топлива. В итоге со временем стало невыгодно использовать большие мощные моторы с низкой степенью сжатия. Так автопромышленность ввела новую моду – уменьшение количества цилиндров. Чтобы сохранить мощность в моторах, автопроизводители стали использовать турбины. Но главное – благодаря электронике, которая управляет качеством топливной смеси, автопроизводители снова могут создавать моторы с большой степенью сжатия, не опасаясь самовоспламенения топлива.

Но в 2012 году компания Mazda удивила весь мир, представив фантастический мотор SKYACTIV-G, который имеет невероятно высокий коэффициент сжатия для серийного двигателя. Степень сжатия этого мотора составляет 14:1. Это позволяет мотору извлекать энергию почти из каждой капли бензина без образования смога.

Следующим шагом для Mazda стал новый мотор SKYACTIV-X, который использует контролируемое зажигание (система SPCCI). Благодаря этой системе появилась возможность воспламенять бензин практически за счет одного только сжатия. То есть как в дизельных моторах. Также в двигателях SKYACTIV-X есть возможность воспламенять топливо обычным образом. Причем электроника автоматически выбирает, как выгоднее воспламенять бензин в камере сгорания. Все зависит от потребностей водителя и условий движения.

Например, если вам нужна сила (крутящий момент), то двигатель SKYACTIV-X будет воспламенять топливо от силы сжатия (почти как дизель). Если вам нужна мощность, то мотор с высокой степенью сжатия будет воспламенять топливо обычным образом. Причем реально для придания мощности будет использована последняя капля бензина.

Даже спустя столетие и даже с появлением альтернативных видов топлива, а также с появлением электрокаров двигатели внутреннего сгорания остаются главными силовыми агрегатами в автопромышленности. И несмотря на то что многие эксперты считают, что ДВС изжил себя и в скором времени должен исчезнуть из автомира, нам кажется, что двигатель внутреннего сгорания еще не развился до конца. Также мы считаем, что мир в ближайшие 100 лет все равно не будет готов полностью отказаться от ДВС, работающих на бензине.

И кто его знает, что нам подготовят автомобильные компании в ближайшем будущем. Ведь их инженеры не зря получают бутерброды с черной икрой. Вполне возможно, что уже скоро очередной автопроизводитель удивит нас какой-нибудь новой технологией в ДВС.

Так что рано сбрасывать со счетов традиционные моторы. Может быть, электрокары – это временное явление? Скорее всего, это более вероятно.

Источник https://www.sites.google.com/site/vseeobavtomobilah/istoria-sozdania-pervyh-avtomobilej

Источник https://1gai.ru/publ/520719-evolyuciya-dvigatelya-vnutrennego-sgoraniya.html

Источник

Источник