Моя жизнь. С современными комментариями

Меня интересовал газовый двигатель, и я следил за его развитием. Но я делал это исключительно из любопытства приблизительно до 1885 или 1886 года, когда отказался от паровой машины в качестве двигателя для тележки, которую я хотел построить в один прекрасный день, и должен был искать новой движущей силы. В 1885 году я чинил мотор Отто в ремонтных мастерских Игль в Детройте. Во всем городе не было никого, кто знал бы в этом толк. Говорили, что я могу это сделать, и, хотя я до сих пор никогда не имел дела с моторами Отто, я взялся за работу и счастливо выполнил ее. Так я получил возможность изучить новый мотор из первых рук и в 1887 году сконструировал себе модель по имевшейся у меня четырехтактной модели лишь для того, чтобы убедиться, правильно ли я понял принцип. «Четырехтактный» мотор, это такой, где поршень должен четыре раза пройти через цилиндр, чтобы развить силовой эффект. Первый ход вбирает газ, второй сжимает его, третий доводит до взрыва, а четвертый выталкивает излишний газ. Маленькая модель работала очень хорошо; она имела однодюймовый диаметр и трехдюймовый ход поршня, работала на газолине и, хотя отдавала немного энергии, но была относительно легче всех машин, имевшихся на рынке. Я подарил ее впоследствии одному молодому человеку, который хотел получить ее для каких-то целей, и имя которого я забыл. Мотор был разобран, он явился исходным пунктом для моих дальнейших работ с двигателями внутреннего сгорания.

Паровые двигатели в то время оставались громоздкими и тяжелыми, поскольку содержали в своей конструкции топку и паровой котел. Экспериментаторы, стремившиеся создать легкие компактные двигатели, задумались над возможностью сжигать топливо непосредственно внутри рабочего цилиндра.

В середине XIX века внимание инженеров привлек светильный газ, который использовался для освещения улиц европейских городов. Стало ясно, что этот газ, содержащий углеводороды, сможет, сгорая прямо в цилиндре двигателя, перемещать поршень не хуже водяного пара. С появлением индукционной катушки, способной извлекать электрическую искру, решился вопрос о том, как можно воспламенить газовую смесь.

Первый двигатель, способный работать на смеси светильного газа и воздуха, в 1860 году создал французский механик Этьен Ленуар. Поршень в горизонтальном цилиндре этого двигателя совершал рабочий ход при движении в обе стороны (впуск и выпуск газов осуществлялся с двух концов цилиндра; смесь поджигалась искрой от электрических свечей с обеих сторон от поршня). Но КПД такого двигателя был крайне низким: всего 4 %. Велик был расход топлива, не отличались надёжностью свечи зажигания и выпускной золотник, а для охлаждения двигателя требовалось огромное количество воды (около 120 кубометров в час). Работа двигателя Ленуара обходилась в 7 раз дороже, чем работа паровой машины той же мощности. Зато из-за отсутствия котла и топки такой двигатель был гораздо компактнее, поэтому им оснащали лодки.

Недостатки двигателя Ленуара учёл немецкий конструктор Николаус Август Отто. В 1864 году он создал двухтактный двигатель внутреннего сгорания (ДВС), который тоже работал на смеси воздуха со светильным газом, но при этом совершал один рабочий ход. Сделав цилиндр вертикальным, Отто заставил поршень двигаться вниз без помощи давления газов, под воздействием силы тяжести и атмосферного давления. Такой двигатель оказался в 4–5 раз экономичнее, чем двигатель Ленуара. К тому же, Отто поджигал газовую смесь не электрической искрой, а пламенем газовой горелки, что было более надежным способом при тогдашнем уровне развития техники. Первые ДВС Отто использовались для того, чтобы приводить в движение токарные и ткацкие станки, прядильные и типографские машины, грузовые лифты-подъёмники и т. д. Похожие двигатели и сейчас используются в сенокосилках, бензопилах, в лодочных и мотоциклетных моторах.