Сегодня пойдет речь об изобретателе по имени Этьен Ленуар. Его изобретением является двигатель на водородном топливе. Он также является одним из лучших инженеров по созданию двигателей для гиппомобилей. Журналист одного издания решил взять у Этьена интервью и лучше узнать о его изобретении...

- Когда и где Вы родились?

- О чем вы мечтали в юношеские годы?

Я мечтал учиться в парижском техническом учебном заведении. Мне часто доводилось слышать разговоры механиков и инженеров. С малых лет в моей голове зародилась идея усовершенствования двигателя для гиппомобиля. Гиппомобиль - это автомобиль, который приводился в движение двигателем внутреннего сгорания конструкции Ленуара.

- Каким было Ваше первое изобретение?

Самым первым изобретением был мой двигатель (двигатель Ленуара), или как его еще называют "двигатель внутреннего сгорания". Рабочий процесс двигателя Ленуара можно рассмотреть начиная с движения поршня из одного из крайних положений. При этом золотники установлены в позицию, при которой в рабочую полость цилиндра поступает воздух и светильный газ, из другой полости поршнем вытесняются продукты сгорания, образовавшиеся в предшествующем такте. Проще говоря, в некую рабочую полость попадает газ, который за счет изобарного сжатия получает энергию. (Энергия появляется за счет работы над газом)

- В каком году Вами был изобретен двигатель?

В 1860 году я получил патент за изобретение собственного двигателя. Так как я очень сильно увлекался автомобильным делом, уже спустя два года я демонстрировал свою машину на выставке в Париже.

- Что представлял собой двигатель Ленуара?

Конструкция газового двигателя была одноцилиндровой, двухтактной. В качестве рабочего тела использовались продукты сгорания, производимые газогенератором. В цилиндре сжигалась смесь светильного газа и воздуха.

- Что стало помехой для использования двигателя? (В связи с чем выпуск двигателя был прекращен?)

Несмотря на все преимущества моего газового аппарата, вскоре его вытеснил двигатель Отто. Двигатель моего изобретения имел низкий КПД, а также низкую мощность. Именно поэтому моё изобретение не смогло выдержать конкуренцию и было вытеснено двигателем немецкого инженера Николауса Отто, который придумал, чтобы топливо сгорало непосредственно в рабочей камере (внутри) двигателя. ДВС преобразовывает тепловую энергию от сгорания топлива в механическую работу.

- Сколько Ваших двигателей было выпущено?

Этих двигателей было выпущено свыше 300 единиц несколькими французскими фирмами, в которых я размещал свои заказы на изготовление.

- Кто и при каких обстоятельствах стал Вашим конкурентом?

Это был мой коллега, немецкий инженер Николаус Отто. Я представил ему свое изобретение в 1860 году. После этого он начал работу над изобретением своего двигателя. Однако, характеристики изобретения Николауса Отто значительно превышали мои, поэтому я потерпел поражение в этой конкурентной борьбе.

Наши предложения по усовершенствованию изобретения Ленуара

1 предложение. Возможно усовершенствовать гиппомобиль благодаря уменьшению расхода топлива за счёт устройства для сжатия газа перед его сгоранием. Это обеспечит устройству большую мощность.

Для сжатия газа можно использовать поршень, который будет поступательно двигаться и совершать работу над газом, сжимая его.

Чтобы КПД изобретения повысилось, можно добавить коленвал, который обеспечит эффективную передачу крутящего момента.

2 предложение. Использование более выгодного газа, например, пропана позволит уменьшить объём рабочего тела, что приведет к удобству транспортировки устройства и сможет составить конкуренцию современным разработкам. Мы бы ещё поменяли цилиндр в моторе, который располагался вертикально, заменив его на более практичный образец и изменили расположение цилиндра. Это также даст увеличение КПД, так как ход в 10% от высоты поршня не обеспечивает рационального использования энергии (энергия растрачивается впустую).

Несмотря на то что двигатели внутреннего сгорания получили массовое распространение, в прежние времена к ним относились скептически. Полтора века назад на фоне технического рывка ДВС безнадёжно проигрывали паровикам и электромоторам.12 января 1822 года в семье бельгийского промышленника на свет появился мальчик, которому впоследствии было суждено совершить техническую революцию в мире лёгких моторов. Когда Этьену исполнилось восемь лет, его отец умер, и семья стала испытывать трудности. После школы юноша мечтал поступить в самое престижное техническое училище Франции Ecole Polytechnique, однако для реализации мечты ему пришлось перебраться в Париж и содержать себя самому, подрабатывая в ресторанчике «Холостой парижанин». Как это нередко бывает с великими людьми, Этьен провалил экзамены в Ecole Polytechnique и устроился в мастерскую итальянца Маринони , где взялся за эксперименты с гальванопластикой для покрытия серебряных столовых приборов золотом. Разработанные им технологии превратились в доходный бизнес, и молодой стал реализовываться как инженер и изобретатель через практическую деятельность и эксперименты. Фирма Маринони процветала, и нашлись средства на экспериментальные исследования.

Этьен Ленуар. Фото: Commons.wikimedia.org

В первой половине XIX века паровые машины уже активно внедрялись в Европе. Пароходы не только курсировали на торговых речных маршрутах, но и даже вышли в океанские дали. Паровые установки качественно изменили промышленность. Стали возводиться фабрики-автоматы, где вся механика задействовалась от двух-трёх центральных установок. Произошел рывок и в металлообработке. Однако для мелких хозяйств паровая установка оставалась слишком громоздкой. А спрос на бытовые двигатели для насосов и других стационарных механизмов был колоссальный. К примеру, Этьену Ленуару для гальванических работ потребовался мотор для динамо-машины. Такой агрегат он решил сделать самостоятельно и принялся изучать опыт другого французского изобретателя: Филиппа Лебона , который ещё в 1801 описал принципы действия двигателя внутреннего сгорания. В качестве топлива предлагалось брать светильный газ из опилок, в обильном количестве используемый для освещения домов. Керосин в те времена был дорог и продавался в аптеках как средство для наружного применения.

Двигатель Ленуара (музейный экспонат). Фото: Commons.wikimedia.org

Мотор Этьена Ленуара повторял принципы паровой машины. Станина, цилиндр с маховиком и все детали за малым исключением были взяты им от действующих паровиков. Новшеством лишь был отказ от пара в качестве рабочего тела. Поршень толкал не пар, а расширяющиеся при взрыве продукты распада светильного газа. Этьен Ленуар придумал способ их подачи и подрыва. Мотор оказался настолько компактным, что умещался на прочном дубовом столе.

При первых запусках двигатель внутреннего сгорания заклинило. Пришлось дорабатывать конструкцию шатуна и вводить систему смазки. Только тогда мотор Ленуара запыхтел и выдал мощность в 4 лошадиные силы. Для динамо-машины этого вполне хватало, тем более что двигатель поражал окружающих своей бесшумностью, так как выпуск газов из камеры сгорания производился при атмосферном давлении. Правда, агрегат сильно грелся, и инженер переработал систему водяного охлаждения.

В общем, в 1860 году Этьен Ленуар запатентовал двигатель внутреннего сгорания (ДВС) и показал в Париже первый образец для продажи мощностью 12 лошадиных сил. Предназначались моторы для сельхозтехники, лодочных катеров, стационарных динамо-машин, насосов и т. д. Двигатель взялись изготавливать механические фабрики «Маринони», «Лефевр» и «Готье». Всего было изготовлено около 500 штук. Проводились эксперименты с установкой мотора на самодвижущийся экипаж, но они провалились. В те времена инженеры не понимали, зачем городить огород, если лошади оказывались намного дешевле, быстрее, надёжнее, неприхотливее и не требовали квалифицированных специалистов в обслуживании. Общественный же транспорт взял на вооружение более мощную паровую тягу.

Двигатель Ленуара в двух проекциях. Фото: Commons.wikimedia.org

В 1860 году с первым ДВС познакомился молодой инженер Николаус Отто, который тут же подметил его недостатки. Из-за двухтактного действия КПД составлял всего 4%. Николаус Отто усовершенствовал конструкцию и уже через четыре года представил свой мотор с КПД 15%. Тот имел вертикальный цилиндр и маховик сбоку. Новые моторы оказались в пять раз экономичнее, в 1,5 раза мощнее и вскоре вытеснили двигатель Ленуара с рынка.

Этьен Ленуар особо не старался удержать позиции ведущего конструктора, так как был занят разработкой стратегически важного пишущего телеграфа и избегал вступать в конкурентную борьбу с фирмой Отто. В 1877 году Николаус Отто запатентовал двигатель с четырёхтактным циклом и наладил его производство. Такие моторы громко трещали, но показывали вдвое большую мощность. Использовались они в основном на речных катерах, на насосных станциях или в качестве стационарных электрогенераторов на мелких фабриках. В качестве топлива в них по-прежнему жгли дешёвый светильный газ. К 1897 году было выпущено около 42 тысяч четырёхтактных двигателей Отто разной мощности.

Бельгийский механик, изобретатель двигателя внутреннего сгорания.
Родился в местечке Мюси-ля-Виль (Бельгия). Большую часть жизни посвятил исследованиям в области механики, электротехники и химии. Юношей пешком пришел в Париж, чтобы поступить в Политехническую школу и стать инженером. Не сдав экзамены, работал официантом в кафе. Затем устроился на предприятие “Мариони” (Marioni), выпускавшее входившие тогда в моду среди не богатых парижских ремесленников покрытые драгоценными металлами медные копии известных ювелирных украшений. Сделал несколько изобретений, на которые не взял патентов. Найдя удачный способ гальванопластического покрытия круглых предметов, оформил на него патент и выторговал у хозяина процент за его использование.

Газовый мотор Ленуара (рисунок 1864 г.)

Получив постоянный доход и познакомившись с работами Дени Папена и Сади Карно , смог, наконец, заняться конструированием двигателя. Потратив несколько лет, изготовил рабочий экземпляр, работавший на светильном газе с зажиганием от электрической искры. 24 января 1860 г. запатентовал его.

Серийный двигатель Ленуара

В 1862 г. построил в Париже первую безлошадную повозку. По всей вероятности, на ней был установлен запатентованный ранее двигатель. В годы Франко-Прусской войны участвовал в обороне Парижа 1870 г. и за проявленный героизм получил французское гражданство. Жан Этьен Ленуар официально признан изобретателем двигателя внутреннего сгорания.

В последующие годы несколько изобретателей из разных стран пытались создать работоспособный двигатель на светильном газе. Однако все эти попытки не привели к появлению на рынке двигателей, которые могли бы успешно конкурировать с паровой машиной. Честь создания коммерчески успешного двигателя внутреннего сгорания принадлежит бельгийскому механику Жану Этьену Ленуару. Работая на гальваническом заводе, Ленуар пришёл к мысли, что топливовоздушную смесь в газовом двигателе можно воспламенять с помощью электрической искры, и решил построить двигатель на основе этой идеи.

Ленуар не сразу добился успеха. После того как удалось изготовить все детали и собрать машину, она проработала совсем немного и остановилась, так как из-за нагрева поршень расширился и заклинил в цилиндре. Ленуар усовершенствовал свой двигатель, продумав систему водяного охлаждения. Однако вторая попытка запуска также закончилась неудачей из-за плохого хода поршня. Ленуар дополнил свою конструкцию системой смазки. Только тогда двигатель начал работать.

Август Отто

В 1864 году было выпущено уже более 300 таких двигателей разной мощности. Разбогатев, Ленуар перестал работать над усовершенствованием своей машины, и это предопределило её судьбу -- она была вытеснена с рынка более совершенным двигателем, созданным немецким изобретателем Августом Отто.

В 1864 году тот получил патент на свою модель газового двигателя и в том же году заключил договор с богатым инженеромЛангеном для эксплуатации этого изобретения. Вскоре была создана фирма «Отто и Компания».

На первый взгляд, двигатель Отто представлял собой шаг назад по сравнению с двигателем Ленуара. Цилиндр был вертикальным. Вращаемый вал помещался над цилиндром сбоку. Вдоль оси поршня к нему была прикреплена рейка, связанная с валом. Двигатель работал следующим образом. Вращающийся вал поднимал поршень на 1/10 высоты цилиндра, в результате чего под поршнем образовывалось разрежённое пространство и происходило всасывание смеси воздуха и газа. Затем смесь воспламенялась. Ни Отто, ни Ланген не владели достаточными знаниями в области электротехники и отказались от электрического зажигания. Воспламенение они осуществляли открытым пламенем через трубку. При взрыве давление под поршнем возрастало примерно до 4 атм. Под действием этого давления поршень поднимался, объём газа увеличивался и давление падало. При подъёме поршня специальный механизм отсоединял рейку от вала. Поршень сначала под давлением газа, а потом по инерции поднимался до тех пор, пока под ним не создавалось разрежение. Таким образом, энергия сгоревшего топлива использовалась в двигателе с максимальной полнотой. В этом заключалась главная оригинальная находка Отто. Рабочий ход поршня вниз начинался под действием атмосферного давления, и после того, как давление в цилиндре достигало атмосферного, открывался выпускной вентиль, и поршень своей массой вытеснял отработанные газы. Из-за более полного расширения продуктов сгорания КПД этого двигателя был значительно выше, чем КПД двигателя Ленуара и достигал 15 %, то есть превосходил КПД самых лучших паровых машин того времени.

Поскольку двигатели Отто были почти в пять раз экономичнее двигателей Ленуара, они сразу стали пользоваться большим спросом. В последующие годы их было выпущено около пяти тысяч штук. Отто упорно работал над усовершенствованием их конструкции. Вскоре зубчатую рейку заменила кривошипно-шатунная передача. Но самое существенное из его изобретений было сделано в 1877 году, когда Отто взял патент на новый двигатель с четырёхтактным циклом. Этот цикл по сей день лежит в основе работы большинства газовых и бензиновых двигателей. В следующем году новые двигатели уже были запущены в производство.

Четырёхтактный цикл был самым большим техническим достижением Отто. Но вскоре обнаружилось, что за несколько лет до его изобретения точно такой же принцип работы двигателя был описан французским инженером Бо де Роша . Группа французских промышленников оспорила в суде патент Отто. Суд счёл их доводы убедительными. Права Отто, вытекавшие из его патента, были значительно сокращены, в том числе было аннулировано его монопольное право на четырёхтактный цикл.

Хотя конкуренты наладили выпуск четырёхтактных двигателей, отработанная многолетним производством модель Отто всё равно была лучшей, и спрос на неё не прекращался. К 1897 году было выпущено около 42 тысяч таких двигателей разной мощности. Однако то обстоятельство, что в качестве топлива использовался светильный газ, сильно суживало область применения первых двигателей внутреннего сгорания. Количество светильногазовых заводов было незначительно даже в Европе, а в России их вообще было только два - в Москве и Петербурге.

Свеча зажигания это еще одна незаменимая деталь автомобиля, достойная внимания и целой статьи. Свеча зажигания родилась в те далекие времена, когда наука об электрическом токе только начинала зарождаться. Считается, что отцом первого прототипа свечи был .

в 1800 году, Вольта впервые поместил пластины из цинка и меди в кислоту, чтобы получить непрерывный электрический ток, создав первый в мире химический источник тока («Во́льтов столб»). Именем Вольты названа единица измерения электрического напряжения - Вольт . Прототипом свечи можно назвать изготовление металлического стержня, помещенного внутрь глиняного изолятора, дабы разъяснить свойства электрического тока и его возможность изоляции от металла. Конечно, в те годы еще не было двигателей внутреннего сгорания, были лишь мысли и идеи о чём-то новом, о самостоятельном устройстве, способном вращать и передвигать определенный вес.

Спустя годы, бельгийский инженер Жан-Этьен Ленуар начал разработку своего первого двигателя внутреннего сгорания, работающего на светильном газе. Для получения искры, Ленуар разработал электрическую систему, основанную на свече зажигания, которая очень похожа на современную своей формой и принципом работы.

Жан-Этьен Ленуар

В 1860 году Ленуар оформил патент на изобретенный им двигатель и к 1885 году полностью доработал свою свечу. На основе своего прототипного двигателя, Ленуар создал новый двигатель для своей самобеглой повозки под весёлым названием- «Гиппомобиль» , который появился задолго до автомобиля Бенца .

Свеча требовала постоянного обслуживания из-за замасливания и регулярно выходила из строя. Изолятор не мог долгое время выдерживать температуру и от перегревания разрушался.

Двигатель Жана Ленуара

самобеглая повозка — «Гиппомобиль»

В 1898 году, сразу три патента на изобретение и разработку систем искрообразования были оформлены Николой Тесла, Робертом Бошем и Фредериком Ричардом Симсом. Этот год можно уверенно назвать основой для современных свечей зажигания. Но лишь благодаря стараниям Готлиба Хоннельда, сотрудничавшего с Робертом Бошем в 1902 году на свет появилась свеча, способная работать в системе Магнето.

В начале 1900-х годов братья Роберт и Фрэнк Стрэннахан , занимавшиеся продажей автомобильных запчастей решили модернизировать свечу. Собрав необходимую информацию, свеча была отправлена на доработку. Изолятор изготовили из фарфора и было добавлено металлическое кольцо для уплотнения в месте посадки. В результате этих поисков и доработок, в 1908 году образовалась компания Champion, которую вы прекрасно знаете. Более 300 тысяч свечей нового поколения было приобретено компанией Ford и Triumph.

Существует легенда о неком Эдмонде Бергере, который придумал особый вид свечи, но пропал без вести, а свой рисунок оставил неизвестному инженеру одной из компаний, находившейся под крылом Champion. К сожалению, проверенных фактов нет, поэтому, это останется мифом…

Учитывая все изменения и прогресс в области создания двигателей внутреннего сгорания, свечи становились прочнее, долговечнее и красивее! Более ста лет назад, на пике автомобилестроения и развития электроприборов, появился главный символ жизни мотора-свеча, до сих пор являющаяся его неотъемлемой частью!

По материалам: Google Patents,Wikipedia,MadeHow,Champion,Bosch

1 из 13