3. Століття автомобільного транспорту
3.1 Газовий двигун.
Творці перших транспортних ДВЗ взяли за основу конструкцію парової машини, у якій самими об'ємними, до того ж небезпечними елементами були топка й котел. Як зробити конструкцію більш компактною й продуктивною? Виходить, топку й котел потрібно замінити, вважали винахідники. Чим? Відповідь на це питання видалась простою: необхідний резервуар з газом, наприклад світильним. Для цієї мети газ треба змішати з повітрям, а потім уже вводити в циліндр машини й там запалювати. Горіння газу й розширення палаючої суміші зроблять силу, яка й замінить пару. Отже, топка й котел більше не знадобляться!
Першим додумався як це зробити не вчений або інженер, а самий далекий від техніки людей — офіціант паризького кафе Жан Ленуар в 1860 році. Як розповідали працівники кафе, його заворожувало полум'я палаючого газу всередині плити. Він не тільки запропонував ідею, але й сам зробив двигун, який працював на газі (рис.8). А оскільки газ горів усередині двигуна, то останній назвали двигуном внутрішнього згоряння. Правда, він був слабким, розвивав потужність усього у дві кінські сили, але споживав багато масла й газу. У жарт його тоді називали пожирателем газу.
Рис.8 . Перший двигун Жанна Ленуара.
Переваги нового двигуна перед паровою машиною не обмежувалися відсутністю котла й топки. Газові двигуни не вимагали розведення пари, обслуговувати їх було неважке. Однак маса нового двигуна залишалася майже такий же, як і в парової машини. Одиниця виробленої потужності двигуна (к. с. або кВт) обходилася в 7 раз дорожче, чим у парової машини. Тільки 1/25 теплової енергії згорілого газу робила корисну роботу, коефіцієнт корисної дії (ККД) двигуна становив 0,04.
Зробити газовий двигун більш ефективним удалося в 1876 р. комерційному службовцеві Миколі-Августу Отто (1832-1891) з Кельна разом з Євгенієм Лангеном (1833-1895).
Новий універсальний двигун для найширшого застосування було винайдено. Тепер
треба було його удосконалити.
У 80-х роках XIX століття промисловий переворот майже скрізь закінчився. Була створена машинобудівна промисловість. Машини проникли в усі галузі народного господарства. З 1873 року починають створювати двигуни, які працюють на паливі, виготовленому методом перегонки нафти (бензин, гас, мазут).
3.2 Двигун на рідкому паливі.
Винайдення двигуна внутрішнього згоряння - легкого двигуна, що має досить високий коефіцієнт корисної дії і невеликі розміри, полегшило винайдення саморушного екіпажу. В 1883 році Готліб Даймлер (1834-1900) запропонував нову конструкцію малогабаритного швидкохідного двигуна внутрішнього згоряння завдяки виграшу у його потужності. В 1885 році він розробив чотиритактний двигун потужністю 1,1 квт (1,5 к.с.) , який працював на бензині. Займання пальної суміші здійснювалось за допомогою запальної трубки, яку перед запуском розпікали до червоного жару і вкручували в циліндр. Тепла трубки вистачало, щоб підпалити першу порцію пальної суміші, надалі температуру трубки підтримувала, згоряючи в циліндрі, бензинова пара. Створений двигун став прототипом сучасного двигуна, працюючого на легкому парі.
Рис. 9 . Двигун Г.Даймлера.
У 1885 році Бенц, одночасно з Готлібом Даймлером, створив двигун, де запалення суміші в циліндрах проводилось від електричної іскри. Його можна було встановити на екіпажі.
Усі наступні конструкції Даймлера розраховані винятково на рідке паливо. Більшу частоту обертання вала двигуна, забезпечувану, зокрема, інтенсивним запаленням суміші, Даймлер справедливо вважав головним показником роботи двигуна на транспортній машині.
Частота обертання вала двигуна Даймлера була в 4—5 раз більше, чим у газових двигунів, і досягала 450...900 хв -1, а потужність на 1 л робочого об'єму — удвічі більше. Відповідно могла бути зменшена маса двигуна. Для його пуску служила заводна рукоятка. Фактично було все необхідне для створення легкого саморушного екіпажа — автомобіля.
Почесне місце серед винахідників автомобіля займає й наш співвітчизник Євгеній Олександрович Яковлєв (1857-1898). Будучи в минулому лейтенантом військового флоту, що плавав на російських і іноземних судах, він був добре знайомий з двигунами, відмінно в них розбирався. Після відставки в 1883 р. він почав проводити досліди із двигунами, що працюють на рідкому паливі. У дворі свого будинку Яковлєв побудував сарай, який став майстерною, і в ньому почав проводити експерименти із ДВЗ.
В 1889 р. на власний страх і ризик Яковлев організував серійне виробництво гасових і газових двигунів на заснованому їм невеликому заводі в Петербургові. Перший ДВЗ на рідкому паливі конструкції Яковлева був виготовлений в 1889 р. Він витримав усі випробування й навіть вигідно продався.
Конструктор Яковлев був запрошений на VIII з'їзд Російського суспільства натуралістів і виступив там з доповіддю про підсумки роботи зі створення ДВС на рідкому паливі. Дмитро Іванович Менделєєв високо оцінив роботу Яковлева. Акціонерне товариство «Дейтц», на чолі якого стояв Николаус Отто — видатний конструктор газових двигунів, притбало двигун Яковлева. Оцінка Отто була дуже утішною. На двигуни стали надходити замовлення. В 1891 р. було виготовлено 20 ДВЗ конструкції Яковлева. Назріло питання про розширення виробництва, і в 1891 р. у Санкт-Петербургові Яковлев, будучи талановитим конструктором і організатором, заснував «Перший російський завод гасових і газових двигунів Є.О Яковлева», де впроваджував нові технології.
Двигуни конструкції Яковлева мали для того часу чимало передових конструктивних особливостей (електричне запалювання, знімну головку циліндра, змащення під тиском).
В 1893 р. двигуни конструкції Яковлева експонувалися на Всесвітній виставці в Чикаго й були відзначені премією.
Виняткова роль в галузі конструювання двигунів внутрішнього ігоряння належить винаходу німецького інженера Рудольфа Дізеля (1858-1913). У 1897 році він зробив двигун внутрішнього згоряння, в якому суміш рідкого палива з повітрям вприскувалася в камеру, де повітря було стиснуте до 35 атмосфер. Такий двигун, що дістав назву дизель-мотора (або просто дизеля), набув найширшого застосування -і сухопутного і у водному транспорті.