Создатели двигателей

Но вот однажды, глядя через стекла конторки на дым фабричной трубы, выходивший сначала густыми клубами, а затем постепенно рассеивавшийся, Отто вдруг сообразил, что можно впускать в цилиндр в такой же последовательности горючую смесь, сначала бедную, а затем более насыщенную газом, с тем чтобы в момент зажигания, в месте его действия, находилась как раз богатая газом смесь.

Как только эта догадка явилась, торговые книги были отложены в сторону и Отто всецело ушел в работу над изучением рабочего процесса в двигателе с неоднородной газовой смесью. Прежнюю идею четырехтактного двигателя Отто ведь и оставил только потому, что не мог добиться спокойного хода. Теперь, когда, казалось, задача была решена, Отто принялся за разработку своей первоначальной конструкции.

В начале 1876 года построенная Даймлером по указаниям Отто опытная машина была доставлена ему в лабораторию и здесь подверглась предварительным испытаниям. Испытания прошли блестяще. В следующем, 1877 году Отто взял патент на рабочий процесс двигателя, состоящий из четырех моментов: всасывания газовой смеси в цилиндр, сжатия смеси, взрыва ее и выпуска отработавших продуктов сгорания.

Надо заметить, что Отто отнес успех новой конструкции за счет замедленного сгорания. В действительности весь успех новой машины зависел от предварительного сжатия. От замедленного сгорания очень скоро пришлось вовсе отказаться, так как при дальнейших опытах выяснилось, что оно на деле не достигается и только усложняет конструкцию.

В этой ошибке было одно достоинство: она вернула машиностроителей к новой попытке осуществить четырехтактный рабочий процесс. На этот раз, при помощи Даймлера и Лангена, Отто и удалось построить одноцилиндровый четырехтактный газовый двигатель.

В 1878 году предстояло открытие третьей Всемирной выставки в Париже. Компаньоны решили впервые показать новый двигатель именно здесь. Конечно, к этому толкали успех атмосферного двигателя на предыдущей выставке и приглашение Рело.

Легко себе представить, с какой тщательностью был сконструирован этот выставочный двигатель, над которым работали Даймлер, Ланген и Отто. Успех нового двигателя был обеспечен. Двигатель Отто Рело объявил «величайшим изобретением в области двигателей со времен Уатта, которое будет иметь влияние на все будущее развитие двигателей».

Действительно, возможность использования газовых двигателей как универсальных двигателей крупной промышленности явилась только теперь, когда был изменен рабочий процесс в двигателе внутреннего сгорания, а именно: было введено предварительное сжатие смеси перед зажиганием. Этот принцип лег в основу всего последующего моторостроения. С этого момента открылось истинное значение двигателей внутреннего сгорания и началось внедрение их во все области промышленности и транспорта.

Рабочий процесс, совершавшийся в цилиндре нового двигателя, получил название «цикла Отто». Цикл этот заключается в следующем.

Допустим, что в цилиндре двигателя поршень находится в верхнем крайнем своем положении. В этом положении между поршнем и крышкой цилиндра остается промежуток, представляющий камеру сжатия. В дне цилиндра имеются грибообразные клапаны, головки которых прикрывают отверстия. Клапаны удерживаются в закрытом состоянии пружинами. В нужный момент они открываются при помощи кулачков на валу. Кулачки приводятся в движение самой же машиной.

Двигатель пускается в ход посторонней силой. Пока поршень движется вниз, выпускной клапан остается закрытым, впускные же клапаны приподнимаются, и через один из них всасывается в цилиндр газ, через другой — воздух. Газ и воздух образуют в цилиндре горючую «рабочую» смесь. Этот первый ход поршня называется «первым тактом» или «ходом всасывания».

К концу первого хода впускные клапаны закрываются, а поршень движется вверх, сжимая при этом рабочую смесь, запертую в цилиндре в камере сжатия, примерно до одной пятой ее первоначального объема. Это — второй такт, или ход сжатия.

Когда смесь подверглась сжатию, она зажигается в камере сжатия электрической искрой и взрывается, то есть быстро сгорает, выделяя при этом теплоту. Благодаря выделению теплоты происходит расширение газообразных продуктов сгорания, вследствие чего максимальное давление получается в тот момент, когда поршень находится в крайнем верхнем своем положении и газы с силой толкают поршень. Это — третий такт, или рабочий ход. При нем все клапаны закрыты. Поршень приводит в движение через кривошип вал двигателя с маховиком.

Когда поршень дошел до конца, открывается выпускной клапан, и поршень, двигаясь обратно, выгоняет отработавшие газы наружу. Это — четвертый такт, или выхлоп.

Четыре такта и составляют рабочий процесс. Далее приводимый в движение уже инерцией маховика двигатель повторяет снова весь цикл. В этом цикле, как видно, имеется лишь один рабочий ход на четыре хода поршня. Но на валу двигателя получается спокойное и равномерное вращательное движение благодаря маховому колесу большого веса.

Сжатие рабочей смеси перед зажиганием чрезвычайно повысило коэффициент полезного действия в новом двигателе Отто. Уже первые машины, выпущенные заводом «Отто-Дейтц», по коэффициенту полезного действия на семнадцать-восемнадцать процентов превзошли паровые машины такой же мощности.

Атмосферные машины были сняты с производства. За это время завод выпустил их свыше десяти тысяч. Тем не менее с ними было покончено навсегда: никто из последующих конструкторов и не пытался возродить их к жизни, ибо нельзя было внести в них ничего нового, что могло бы поставить их вровень с четырехтактными двигателями.

Сначала завод выпускал маломощные двигатели — они заменяли атмосферную машину. Но затем развитие четырехтактного газового двигателя пошло по линии увеличения мощности. Появились двигатели мощностью в 10 лошадиных сил, через два года были построены двигатели в 50 лошадиных сил с двумя цилиндрами. Распространение новых двигателей шло с невероятной быстротой. В течение последующих двадцати лет по патенту Отто было построено сорок две тысячи двигателей, общая мощность которых составляла, однако, только 170 тысяч лошадиных сил. Это был двигатель мелкой, кустарной промышленности, и в этом крылся секрет его успеха.

Английские и французские предприниматели, строившие двигатели по патенту Отто, не слишком долго выплачивали изобретателю премию за пользование патентом. Со всех концов. мира к Отто начали предъявлять претензии многочисленные изобретатели двигателей, работавших на светильном газе. Деятельность этих изобретателей не пошла дальше получения патентов. О них никто не вспоминал до той поры, пока патенты не понадобились для предъявления исков счастливому немцу.

Претензии отдельных лиц энергично поддерживали промышленники: они добивались свободного производства машин, оказавшихся столь ходкими. Претензии эти могли иметь место тем более, что основные принципы двигателя Отто не были совершенно новыми и неизвестными. В своих двигателях двойного действия Барнет также подвергал смесь сжатию. Оказалось, что и весь четырехтактный цикл с точным указанием на принцип сжатия несколько раньше описал профессор Бо де Роша, выпустивший во Франции еще в 1862 году литографированную брошюру по этому вопросу.

Предшественники Отто не смогли преодолеть трудностей при осуществлении своих идей, а иногда, как Бо де Роша, только ограничивались их изложением.

Идеи эти были прочно забыты, и, во всяком случае, для самого Отто литографированная тетрадка Бо де Роша явилась совершенной новостью.

Все эти забытые патенты и рукописи извлекли из небытия услужливые агенты конкурирующих фирм, для того чтобы добиться аннулирования патентов Отто по суду.

Начались бесконечные процессы. Жизнь Отто была отравлена. Не будучи ни в чем виноватым, он чувствовал себя преступником. Напрасно Ланген убеждал его относиться спокойно ко всем этим судебным процессам, которые обязательно сопровождают всякий успех. Отто, мечтавший дожить до последнего дня своей жизни с репутацией честного купца, забросив свои остальные дела, занимался теперь только оспариванием исков. Он не мог ни о чем больше думать, ни о чем говорить. Он доставал документы, разыскивал свидетелей своих первых опытов. Все было напрасно. Как ни ясны были для всех заслуги Отто, как ни подтверждал он свои права на изобретение, в результате длительного судебного процесса германский патент Отто был аннулирован.