Густав Лаваль

Следует заметить, что с точки зрения экономичности использования топлива паровые двигатели имеют огромный недостаток: коэффициент полезного действия у паровых двигателей чрезвычайно низок: машины мощностью до 200 лошадиных сил претворяют в полезную работу не более 8 процентов теплотворной способности топлива, а самые мощные двигатели — не более 15–17 процентов. Паровоз, где установка конденсатора, повышающего коэффициент полезного действия, невозможна, превращает в механическую работу только 5 процентов сожженного в топке угля или нефти. Остальные 95 процентов, таким образом, в буквальном смысле слова вылетают в трубу.

Многие изобретатели, при решении поставленной перед ними задачи, задачи создания двигателя с более высоким коэффициентом полезного действия, пошли по пути, указанному основоположником термодинамики, гениальным французом Сади Карно, который теоретическими рассуждениями доказывал, что создание совершенного двигателя возможно лишь при замене водяного пара в качестве рабочего тела — газом.

Следует заметить, что опыты подобного рода делались еще задолго до создания парового двигателя. Тот же Дени Папин в лаборатории голландского физика Христиана Гюйгенса еще в 1678 году производил опыты с машиной, в которой поршень в цилиндре поднимался кверху при помощи взрыва порохового заряда, наполнявшего цилиндр горячими газами. По охлаждении этих газов атмосферное давление гнало поршень обратно, и хотя заряжение было сопряжено с большой возней, так как надо было отнимать дно цилиндра, все же машина Папина представляла собой так называемый двигатель внутреннего сгорания, в отличие от парового двигателя, являющегося двигателем внешнего сгорания.

Впрочем, по старому остроумному замечанию, пушка является также двигателем внутреннего сгорания, с той разницей, что при каждом ходе поршень здесь совсем вылетает из цилиндра.

Целью опытов Папина были поиски способа получать безвоздушное пространство. Сознательные же попытки создания газового двигателя начались значительно позднее, именно после того, как французский инженер Филипп Лебон открыл способ получения светильного газа. Попыток этих было очень много, но создать газовый двигатель внутреннего сгорания, нашедший себе практическое применение, удалось лишь в 1860 году французскому механику Жану-Этьену Ленуару. Конструктивно этот двигатель копировал паровой, в нем смесь светильного газа и воздуха засасывалась ходом поршня в цилиндр, как вода в шприц, после чего взрывалась электрической искрой. Однако широкая возможность использования газовых двигателей в промышленности явилась лишь после того, как немецкий техник Николай Отто создал газовый двигатель, применив предложенный французом Бо де Роша новый способ сжигания горючего, получивший известность как цикл Отто. Способ этот заключается в том, что газ или жидкое топливо, приведенное в газообразное состояние, смешанное в нужной пропорции с воздухом, засасывается при первом ходе поршня в цилиндр, затем подвергается сжатию вторым ходом поршня, после чего взрывается электрической искрой или иным способом. Давление образующихся при взрыве газов гонит поршень с силой, которая передается на вал двигателя при помощи шатуна и кривошипа. Этот третий ход поршня и является рабочим ходом. Четвертый ход поршня выбрасывает отработавшие газы из цилиндра. Так как на четыре хода поршня имеется только один рабочий ход, то весь цикл и получил название четырехтактного цикла.

Коэффициент полезного действия двигателей Отто доходил до 18 процентов, но они не достигали больших мощностей и, кроме того, нуждались в дорогом светильном газе, для получения которого нужны были громоздкие газогенераторные установки.

Несколько позднее бывшему руководителю заводов Отто, Готлибу Даймлеру, удалось построить бензиновый двигатель, работавший по циклу Отто, который нашел себе широчайшее применение в автотранспорте.