Закат нефтяной эры, часть 5:

Несмотря на мировой экономический кризис и падение цен на углеводороды, тема повышения энергоэффективности и поиска альтернативных видов топлива остается актуальной. И, как отмечалось в предыдущей статье (TopCar №18’2009), особый интерес к себе как моторному топливу вызывает газ.

Убедительный пример –  антикризисный план нового американского президента Барака Обамы. На реализацию различных программ в газомоторной отрасли в США выделено $15 млрд. Ведется соответствующая работа и в России. Разработка закона «Об использовании альтернативных видов моторного топлива» инициирована депутатами обеих палат Российского Парламента еще в 2005 г.  За это время Министерство промышленности и торговли РФ рассмотрело несколько проектов федерального закона. Однако ни один из них положительного заключения пока не получил.

В основе – принцип поршня

Использовать принцип работы поршня в двигателях внутреннего сгорания первым додумался голландский физик, механик, математик и астроном Христиан Гюйгенс (1629-1695). В 1673 г. ученый разработал и сконструировал небольшой грузоподъемный агрегат.  В качестве тягловой силы он использовал вакуум, возникающий при сгорании порохового заряда.

Над  усовершенствованием принципа Гюйгенса бились многие блестящие изобретатели. Однако теоретические основы всех последующих двигателей вывел французский физик Николя Леонард Сади Карно (1796-1823). Он обессмертил свое имя научным трудом «Размышления о движущей силе огня и о машинах, способных развивать эту силу».

Первый работоспособный двигатель внутреннего сгорания на светильном газе появился в 1860 г.  Его создал уроженец Люксембурга Жан-Жозеф-Этьен Ленуар (1822-1900). Этот двигатель работал без сжатия газовоздушной смеси, но уже имел высоковольтное искровое воспламенение.

Николаус Август Отто (1832-1891), один из основоположников промышленного моторостроения, проводя опыты параллельно с Этьеном Ленуаром, открыл зависимость эффективности сгорания топлива от степени его предварительного сжатия. Эти исследования привели к созданию в 1861 г. четырехтактного двигателя с тактом сжатия топлива. Через три года Отто и Ланген основали первую в мире моторостроительную компанию N.A.Otto&Ое и, в 1867-м, разработанная ими «атмосферная силовая машина» получила золотую медаль на Парижской выставке как самая экономичная приводная машина для малого производства. Уже в следующем году компания начала производить атмосферные газовые двигатели партиями. Спустя почти десятилетие Отто завершил создание четырехтактного двигателя для любого вида топлива. Так было положено начало глобальной моторизации.

Напомним еще раз: все существовавшие до этого времени моторы работали на светильном газе. Для использования жидкого топлива в те времена еще не было соответствующей системы зажигания. Хотя работы в этом направлении велись. И, объективности ради, скажем, что жидкое топливо (в том числе и бензин) еще не производилось в промышленных масштабах.

В новогоднюю ночь 1879 г. Карл Бенц (1844-1929) осуществил запуск двухтактного двигателя с кривошипно-шатунным механизмом. Серийный выпуск таких двигателей начался в 1883 г., когда была основана газомоторная фабрика Benz&Co. Rheinische Gasmotorenfabrik in Mannheim. К  1896 г. производство достигло 3400 шт.

Рудольф Дизель (1858-1913) построил свой первый двигатель в 1896 г. на заводе MAN (Maschinenfabrik Augsburg Nurnberg). Взяв за основу патент, полученный от Gasmotoren-Fabrik Deutz AG, Дизель подмешивал к всасываемому воздуху светильный газ, а для воспламенения впрыскивал керосин. Таким образом, был получен первый прототип сегодняшнего газо-дизельного двигателя (ГД). К 1906 г. в мире насчитывалось около трех десятков компаний, производивших большие стационарные ГД. Однако дизель, благодаря более высокому КПД, мощности и – главное – автономности, стал вытеснять с рынка газовый двигатель. Многие предприятия перепрофилировали производства и стали выпускать газовые двигатели либо по спецзаказам, либо в зависимости от экономических условий на рынке. Так, например, во время второй мировой войны из-за дефицита горючего ГД снова начали пользоваться определенным спросом.

Велась работа и в США. К концу 40-х годов XX века некоторые американские компании вывели на рынок ГД большой мощности. В тройке лидеров: Nordberg Manufacturing Соrр. In Milwaukee, Cooper Bessemer, Superior Hamilton. И все же, по причинам, указанным выше, газовые двигатели существенно проигрывали дизельным. А потому развивались медленно и всегда находились в тени бензиновых и дизельных двигателей.

На этом позволим себе прервать повествование об истории ДВС, ибо развитие их в ХХ веке пошло в геометрической прогрессии, да и массовый переход их на жидкое топливо уводит нас от заявленной темы.

В следующем материале рассмотрим сегодняшнее состояние газомоторной отрасли и оценим ее перспективы.   

текст: Виктор Федоров

*Слово «газ» принадлежит к обозначениям, придуманным учеными. Голландский химик и врач Ян Баптист Ван Гельмонт, живший на рубеже XVI – XVII веков, изобрел специальное слово для обозначения вновь открытого агрегатного состояния вещества – «газ» (от греческого слова «хаос»). Гельмонт считал, что «газ» почти не отличается от «хаоса» древних (первоначальный смысл слова «хаос» – сияющее пространство). Однако новое словечко долго после этого не употреблялось и возродилось лишь после знаменитых опытов Лавуазье в 1789 году. Слово это вошло в словари огромного числа языков практически без изменений. И по-турецки «газ» будет «газ», и даже в Японии оно звучит как «гасу».