Get Adobe Flash player

Сотни лет человечество тщетно бьется над созданием вечного двигателя. Без сомнения, это изобретение стало бы величайшим достижением в истории нашей цивилизации. Поэтому время от времени появляются люди, заявляющие о том, что достигли заветной цели. Однако практические эксперименты ставят крест на всех попытках подобного рода, и виной тому трение, сводящее титанические усилия ученых и любителей к одному и тому же результату — к нулю. Но неверно полагать, что на это злосчастное трение нет управы. Конечно, рано или поздно законы физики берут свое, но добиться отсрочки старения двигателя, причем довольно существенной, уже удалось.

Самым ярким примером успешной борьбы с трением является двигатель внутреннего сгорания (ДВС), история которого, по утверждению одних историков, началась в конце восемнадцатого века, другие же считают, что он был изобретен на целых сто лет позже. Так или иначе, предшественником бензинового мотора без сомнения можно считать паровую машину. Она обладала низким коэффициентом полезного действия, что, впрочем, не мешало ей передвигать многотонные паровозы и прочую довольно увесистую технику. Естественно, по сравнению с современными силовыми агрегатами, паровые машины кажутся громоздкими, и их нельзя было завести поворотом ключа: процесс запуска включал нескольких этапов, каждый из которых требовал тщательной и длительной подготовки.

В 1799 году французский инженер Филипп Лебон открыл светильный газ. Спустя два года он получил патент на конструкцию газового двигателя, изобретение которого следует признать началом плавного перехода от паровой машины к ДВС. Но развить свои идеи Лебону не удалось — в 1804 году он скончался. После длительной паузы в 1860 году бельгиец Жан Этьен Ленуар по собственным чертежам построил газовый двигатель, где воспламенение горючей смеси осуществлялось, как и сейчас, электрической искрой. Нормальной работе мотора мешал эффект линейного расширения, для устранения которого были изобретены системы охлаждения и, что очень важно, смазочные материалы. Так свет увидел первый двухтактный двигатель внутреннего сгорания. От парового он отличался простотой эксплуатации, небольшими размерами и весом.

Полный рабочий цикл двухтактного двигателя состоит, как следует из названия, всего из двух тактов, которые «вмещаются» в один оборот коленчатого вала. ДВС сконструирован так, что впускной и выпускной коллекторы расположены в боковых стенках цилиндра напротив друг друга, но на разной высоте. При движении вверх поршень перекрывает сначала отверстие впускного, а затем выпускного коллектора. При движении вниз все происходит в обратном порядке. В первом такте поршень движется из нижней мертвой точки (НМТ) в верхнюю мертвую точку (ВМТ) при одновременном сжатии горючей смеси в цилиндре. В это же время, за счет движения поршня вверх, происходит разрежение давления в кривошипно-шатунной камере, и в нее засасывается горючая смесь из впускного коллектора. Во втором такте воспламеняется сжатая горючая смесь, которая, требуя при горении больше места, толкает поршень вниз, к НМТ. По ходу движения поршень открывает выпускной коллектор, который был им перекрыт, и часть отработанной смеси устремляется вовне. В кривошипно-шатунной камере возрастает давление за счет сжатия пространства и, когда поршень доходит до НМТ, свежая смесь устремляется вверх. Затем цикл повторяется.

Понятно, что работа столь сложного механизма невозможна без использования смазочных материалов. А спрос, как известно, рождает предложение. Практически одновременно с изобретением Ленуара Джон Д. Рокфеллер основывает трест Standard Oil. Спустя сорок лет, в 1911 году, Верховный суд США на основе антимонопольного акта Шермана постановил раздробить Standard Oil на 34 небольшие компании. Две из них впоследствии объединились и превратились в компанию Mobil, с именем которой связаны чуть ли не все технические достижения человечества в области смазочных материалов. Например, мотор аэроплана братьев Райт, паровые машины «Титаника» и турбины первой американской атомной подлодки «Наутилус» смазывались маслами Mobil. Ими же пользовались адмирал Берд, который первым достиг Северного полюса по воздуху, и Чарльз Линдберг, совершивший одиночный перелет через Атлантику.

Но вернемся к ДВС. После Ленуара эстафету принял немец Август Отто. Ему удалось увеличить коэффициент полезного действия до 15%, что превзошло показатели обычной паровой машины. Напомним, в то время двигатели работали на газу. Но вот в 1872 году американец Брайтон после неудачных экспериментов с керосином решил использовать в качестве топлива бензин. Так появился на свет первый карбюратор. Правда, он оказался далек от совершенства, что продлило жизнь прежней технологии еще на 10 лет: основная часть производимых тогда моторов сжигала внутри газ.

Так продолжалось до 1882 года, когда Юлиус Даймлер со своим другом и коллегой Вильгельмом Майбахом совершили следующий прорыв. Оба в свое время работали на Августа Отто. Но ученики превзошли учителя — им удалось создать первый бензиновый двигатель. За двухтактными ДВС последовали четырехтактные моторы, принцип работы которых актуален и сегодня: рабочий цикл состоит из четырех тактов и проходит за два оборота коленчатого вала (720 градусов). Сначала поршень двигается от ВМТ к НМТ, при этом открыт впускной клапан и в цилиндр всасывается горючая смесь. Коленчатый вал проворачивается на 180 градусов. Второй такт — поршень двигается от НМТ к ВМТ, все клапаны закрыты, происходит сжатие горючей смеси и коленчатый вал проворачивается на следующие 180 градусов, завершая полный оборот. Чуть раньше в цилиндре проскакивает электрическая искра, которая воспламеняет горючую смесь и начинается третий такт — рабочий ход. Все клапаны закрыты, поршень двигается к НМТ под воздействием силы взрыва смеси и сам проворачивает коленчатый вал на следующие пол-оборота. Четвертый такт — выброс отработавших газов.

Сейчас, по прошествии стольких лет, трудно поверить в совпадение: именно в год создания бензинового ДВС произошло слияние двух нефтяных компаний — Jersey Standard (Standard Oil Company of New Jersey) и Socony (Standard Oil Company of New York), которые стали предшественниками корпорации ExxonMobil. Победное шествие их смазочных продуктов проходило одновременно с распространением ДВС.

Со временем именно автомобили, а вернее двигатели внутреннего сгорания, становились главными потребителями смазочных материалов. Вслед за двухцилиндровым мотором появились четырехцилиндровые образцы, подвергся модернизации кривошипно-шатунный механизм, был применен коленчатый вал, позволивший связать и синхронизировать работу цилиндров.

В 1917 году сын Августа Отто Густав вместе с партнером Карлом Раппом зарегистрировал Bayerische Motoren Werke, то есть благоденствующую и поныне всемирно известную компанию BMW. Чуть позже — через девять лет — у баварского моторостроительного завода появился конкурент. Официально фирма Daimler-Benz зарегистрирована в 1926 году. Правда, еще до этого существовал Daimler Motoren Gesellschaft. Что касается имени Мерседес, то оно принадлежало дочери австро-венгерского консула в Ницце Эмиля Еллинека. Он тоже участвовал в создании первых автомобилей.

Сейчас ни у кого не возникает сомнений в полной, но, возможно, неокончательной, победе традиционного ДВС над другими весьма оригинальными конструкциями. Серьезный бой в середине века ему дал роторно-поршневой двигатель (РПД), созданный Феликсом Ванкелем в 1934 году. Кроме того, Ванкель сконструировал новые клапаны и камеры сгорания для своего двигателя. В 1957 году изобретатель впервые установил свой мотор на серийный автомобиль. Правда, первая попытка оказалась неудачной: свечи зажигания были расположены таким образом, что для их замены требовалась полная разборка двигателя.

7 июня 1958 года Феликс Ванкель представил новую разработку — РПД с совершенно новой кинематикой. Грани треугольного поршня (ротора), вращаясь в цилиндре специального профиля, отсекали объемы камер, в которых происходили обычные для ДВС процессы (всасывание, сжатие, расширение, выпуск). По сути дела эта дата может считаться днем рождения роторно-поршневого двигателя. В  70-х годах роторы, выпускаемые в СССР, стали устанавливать на легковые автомобили спецслужб. Правда, из-за ограниченности ресурса интересный проект со временем свернули. Зато японская Mazda до сих пор серийно производит машины, оснащенные РПД.

Еще за одно важное изобретение стоит сказать спасибо шведскому производителю Saab. В 1976 году эта компания впервые в мире использовала турбонаддув в серийном автопроизводстве. К тому времени надежность двигателей с турбонаддувом становится достаточной, чтобы использовать их в серийной продукции. На автосалоне 1977 года во Франкфурте Saab 99 Turbo произвел настоящий фурор. На протяжении длительного периода времени Saab оставался законодателем мод в мировом турбостроении. Но на этом заслуги шведских инженеров не заканчиваются. В 1980 году была разработана система APC, которая позволяла регулировать подачу топлива, увеличивая или уменьшая давление турбонаддува. Первый в истории автомобилестроения 16-клапанный мотор с турбонаддувом — это тоже заслуга талантливых шведов. В 1983 году появился на свет оснащенный таким двигателем Saab 900 Turbo 16S или, проще говоря, Aero.

Однако двигатель изменялся не только «вглубь», но и «вширь»: вслед за двух- и четырехцилиндровыми моторами пришли шести-, восьми-, двенадцатицилиндровые ДВС. Понятно, что увеличение мощности предъявляет новые требования к смазочным материалам. Сегодня можно с уверенностью сказать, что производители масел не подкачали: они создавали продукты буквально для всех типов все более мощных и требовательных ДВС. В этом плане продукция под маркой Mobil не только соответствует реалиям, но отчасти предвосхищает будущее. В этом помогает опыт участия в гонках Формулы 1. Именно королева автоспорта позволяет наилучшим образом отработать в экстремальных режимах самые передовые технологии.

Одной из таких технологий стало производство синтетических смазочных материалов, история появления которых, правда, не связана с гонками: в 1974 обнаружилась проблема на уровне ВМС США — подшипники колес самолетов (истребителей), приземлявшихся на авианосцы, ломались при посадке, т.к. смазка не успевала оттаять. К решению этой задачи были привлечены специалисты компании Mobil, результатом работы которых стала синтетическая пластичная смазка. Вышедшее впоследствии на мировой рынок моторное масло Mobil 1 содержало в своем составе синтетическое базовое масло, аналогичное тому, что использовалось в авиационной смазке. Этот уникальный продукт создавали для того, чтобы превзойти стандарты того времени. Спустя всего пять лет компания Mobil стала участником гонок в классе Формулы 1 в качестве технического партнера команды Williams, которая в том же сезоне выиграла пять этапов соревнования. К 1988 году альянс Mobil и Williams принес команде 40 побед в гонках Формулы 1, четыре кубка конструкторов и три кубка пилотов.

1995 год ознаменовался сотрудничеством Mobil с гоночной командой McLaren-Mercedes. Результатом этого взаимодействия стала программа по созданию нового масла для гоночных автомобилей. Новая технология SuperSyn позволила инженерам снизить нагрузки на детали двигателя. Дэвид Култхард выиграл первую гонку сезона в Мельбурне с маслом, созданным именно по технологии SuperSyn, которую впоследствии стали использовать в моторных маслах для серийных машин. Это произошло в 2002 году. Если объяснить в двух словах, то Mobil 1 с технологией SuperSyn — это неповторимый коктейль, состоящий из множества компонентов. Использование высококачественных базовых масел позволяет обеспечить оптимальную низко- и высокотемпературную защиту. Передовые синтетические жидкости способствуют обеспечению чистоты двигателя в высокотемпературных условиях и обладают превосходными противоизносными свойствами.

На качество масел все больше влияют строгие экологические нормы, которые регулярно ужесточаются цивилизованными государствами всего мира. К примеру, современные дизельные двигатели, отвечающие стандартам Euro-4 и Euro-5, оснащены очень чувствительной системой доочистки выхлопных газов. Сера и фосфор могут повредить соты катализатора. При этом сульфатная зола забивает сажеулавливающий фильтр, что приводит к увеличенному расходу топлива, потере мощности двигателя и быстрому выходу из строя системы доочистки газов. Соответственно, были созданы новые нормы для масел с пониженными вязкостными характеристиками при высокой температуре, со сниженной сульфатной зольностью, малым содержанием фосфора и серы. Нововведения не останутся незамеченными. Новые продукты позволяют снизить потребление горючего и увеличить интервал замены масла. Понятно, что дальнейшее ужесточение экологических требований поставит перед производителями масел еще более сложные задачи.

Что касается ДВС, то, ввиду ограниченности запасов нефти, когда-нибудь они наверняка канут в Лету. На смену придут автомобили, работающие на водороде или на солнечной энергии. Но трение никто не отменял, и поэтому работа для масел Mobil 1 обязательно найдется.