Кардан, Холл, Дизель, Макферсон... — 7 великих автоизобретений

Кардан

Средневековые ученые были, как правило, специалистами широкого профиля. Это относится и к Джероламо Кардано – математику, инженеру, врачу, химику, астрологу. В историю он вошел прежде всего как инженер, подробно описав в книге «Хитроумное устройство вещей» (1550 год) устройство, соединяющее два вращающихся вала, которые находятся под углом друг к другу.

На авторство итальянец не претендовал, так как описанная им схема была известна еще древним грекам. Тем не менее в дальнейшем для всего научно-технического мира стали ­привычными термины «карданов ­подвес», «карданное соединение» и «карданный вал».

Век спустя, в 1676 году, великий физик Роберт Гук усовершенствовал карданное соединение, создав шарнир, который был назван в его честь. Он используется до сих пор, и в магазинах можно подыскать, в частности, шарнир Гука для УАЗа. Но карданы в разговорной и технической речи более популярны.

Цикл Отто

Сегодня вечную формулу «впуск – сжатие – рабочий ход – выпуск» изучают школьники. А на заре эры двигателей внутреннего сгорания, тогда еще газолиновых, десятки инженеров искали способы повысить КПД мотора. ­Наилучшее решение нашел немецкий конструктор Николаус Отто, запатентовавший в 1876 году четырехтактный двигатель.

Термодинамический цикл Джеймса Аткинсона (1882) – усовершенствование цикла Отто. 

Американец Ральф Миллер в 1947 году довел до ума теоретические наработки Аткинсона, подарив миру возможность изменения фаз газораспределения.

Вокруг этих трех циклов, собственно, и вращается жизнь автомобильных моторов. На современных машинах (например, на тойотовских) есть двигатели, использующие два или все три цикла в разных режимах работы. Но все-таки цикл Отто в бензиновом моторе как был, так и остался всему голова.

Датчик Холла

Американский физик и предположить не мог, что открытое им в 1879 году явление будет столь востребовано в автомобилестроении. А обнаружил он, что при помещении проводника с постоянным током в магнитное поле на его гранях возникает поперечная разность потен­циалов.

Чтобы приладить открытие к автомобилю, потребовалось много времени. До 1950‑х годов эффект Холла не выходил за пределы научных лабораторий. А первые датчики, использующие принцип Холла, применили компьютерщики, которым понадобилось бесконтактно определять положение клавиш.

Сегодня автомобиль без электромагнитных датчиков такого типа невозможен. Датчики Холла измеряют массу полезных параметров – от положения распредвала до скорости вращения колес (для работы АБС). Даже если ДВС полностью уступят поляну электромоторам, датчик Холла никуда не денется, поскольку применяется и в электромоторах. Кстати, в смартфонах и планшетах он тоже присутствует.

Дизель

Уникальный случай: фамилией изобретателя обозначают весь бескрайний сегмент поршневых ДВС, в которых топливо воспламеняется от сжатия.

Первый работоспособный агрегат такого типа Рудольф Дизель представил в 1887 году. В 1900‑м конструкция получила Гран-при на Всемирной выставке в Париже – за высокий КПД и удобство эксплуатации по сравнению с паровой машиной. В этом двигателе можно было сжигать хоть пальмовое масло, хоть сырую нефть.

Началось триумфальное шествие дизелей по планете – на судах, тракторах, грузовиках и тепловозах. На легковые автомобили они пришли не сразу, потребовалось время на разработку эффективных систем питания. Первой легковушкой с дизелем считают Mercedes-Benz 260 D 1936 года. Еще до недавних пор отсутствие дизельной версии в модельной линейке вызывало естественное «фи». А «дальнобой» без дизеля, по всей видимости, еще долго будет утопической фантазией.

Карбюратор Weber

Жизнь выпускника факультета машиностроения Туринского университета была связана с Фиатом. Сначала Вебер работал сервисным инженером дилерского центра Fiat. Увлекшись в начале 1920‑х автогонками, занялся устранением перебоев в работе мотора за счет совершенствования системы питания и основал свою фирму. В итоге появился первый двухкамерный карбюратор: одна камера – для холостого хода, другая – для работы под нагрузкой. Вдобавок устройство оказалось экономичным. Впервые применено на Фиате 501.

Разработки Вебера оценили и стали закупать все итальянские автопроизводители. После смерти инженера Fiat приложил усилия к тому, чтобы получить контроль над его компанией. Карбюраторы Weber, выпущенные по лицензии, ставили на ранние Жигули. И, разуме­ется, на спортивных и гоночных машинах без «веберов» было не обойтись – до момента, пока не довели до ума систему впрыска топлива, сперва механическую, а потом и электронную. Компания Weber и сегодня предлагает карбюраторы для автомобилей Нива, УАЗ, Волга, Жигули, Лада и ГАЗель.

Подвеска McPherson

McPherson – самая известная автомобильная подвеска, использовалась практически всеми производителями массовых машин. Можно считать ее упрощенной (бюджетной) версией подвески на двойных поперечных рычагах, некогда очень популярной.

Трудно поверить, но путь от идеи до воплощения занял больше пятнадцати лет. В 1935 году Макферсон, будучи главным конструктором отделения Chevrolet в GM, разработал для недорогой модели Cadet такую подвеску. Машина в серию не пошла. Лишь после войны, перейдя в Ford, Макферсон реализовал свой замысел. Первыми автомобилями с его подвеской стали в 1951 году модели Zephyr и Consul.

Впоследствии обнаружилось, что простая, недорогая, надежная конструкция применима не только спереди, но и сзади. Чурались ее разве что производители дорогих и спортивных моделей, а также серьезных рамных внедорожников. Первым она не подошла из-за худшей кинематики и шумной работы по сравнению с многорычажкой, а вторым не угодила высокой нагрузкой на амортизаторы в некоторых режимах. Всех остальных устраивает до сих пор, и лучшего решения пока не найдено.

Тяга Панара

Французским инженерам Панару и Левассору наскучило производить деревообрабатывающие станки, и они купили лицензию на двигатели Даймлера. После чего стали выпускать автомобили. В начале XX века потребовалось минимизировать перемещение заднего моста относительно кузова в поперечной плоскости при движении автомобиля, сохранив при этом рабочий ход подвески.

Проблему решили установкой металлической штанги с шарнирами, прикрепив один ее конец к балке моста, а другой – к раме кузова. Элемент вошел в историю под названием «тяга Панара» и благополучно дожил до наших дней на многих автомобилях – например, на Ниве. Развитием идеи стали более сложные механизмы Уатта и Скотта Рассела, которые также успешно применяются поныне.