В 2021 году процент автомобилей в России, работающих на газе составляет 3.2%, то есть почти 1.5 миллиона. Сейчас ГБО воспринимается, как альтернатива обычным (бензиновым и дизельным) двигателям внутреннего сгорания. Однако многие не знают, что первые ДВС были именно на газовом топливе.
Конечно, это было не современное газовое топливо. Одним из первых видов топлива для ДВС был светильный газ. Изобрел его в 1799 году француз Филипп Лебон. Он запатентовал этот газ, а также способ его получения. Светильный газ добывался следующим образом – в сосуд закладывалось топливо (в то время – уголь или древесина), затем из сосуда откачивали воздух и нагревали его. В результате этого процесса (его называют сухая перегонка или пиролиз) получался газ, который Лебон и назвал светильным.
По названию понятно, что использовать его в двигателях сначала не предполагалось. Действительно, основным его применением было освещение улиц. На таком газе работали уличные фонари и газовые рожки (такое устройство можно встретить в рассказах о Шерлоке Холмсе). Существовала даже профессия такая – фонарщик – человек, который по вечерам проходил по улицам, открывал вентили в фонарях и зажигал их (утром соответственно тушил). По итогу газовые фонари и лампы вытеснили свечи, которые были куда более дорогим удовольствием.
У светильного газа было несколько свойств, которые делали его идеальным топливом для ДВС. Но сначала – небольшой экскурс в историю. В конце 18 века основным двигателем всего, чего только можно, была паровая машина. Я думаю, что вы о ней прекрасно знаете, но не будет лишним напомнить принцип ее работы.
Вкратце: есть котел с водой, под ним разводят огонь. Вода в котле начинает кипеть и пар, образующийся при этом, создает давление. Потом это давление могли использовать для толкания поршней или вращения лопастей турбины.
Проблема паровой машины в том, что она громоздкая и тратит очень много топлива на свою работу. Это происходило из-за того, что у паровой машины было очень много вспомогательных агрегатов – котлы, печи, испарители, конденсаторы, трубы. Полезная же ее часть была относительно небольшой – цилиндр с поршнем.
Изобретатели 18 века понимали эту проблему и старались решить. Сначала это было просто усовершенствование паровой машины. Только на рубеже 18 и 19 веков изобретатели решили, что пора делать новый двигатель. Идея его состояла в том, что в двигателе объединялось рабочее тело и топливо. В паровой машине рабочим телом был пар и все вспомогательные системы строились только для операций с ним.
Но инженеры долго не могли придумать топливо для такого двигателя, ведь поршень паровой машины двигался под действием пара (то есть газа), а топливом для нее служила нефть (жидкость) или уголь (вообще твердое тело). Помещать твердые тела или жидкости в цилиндр было изначально плохой идеей, поэтому изобретатели искали такой газ, который бы мог служить топливом.
Светильный газ как раз подходил под эти критерии – если его смешать с воздухом и поджечь, то он взрывался, выделяя большое количество теплоты. Энергии надо было куда-то деться, поэтому она высвобождалась в виде давления, которое уже можно было использовать в практических целях.
Первый двигатель на светильном газе запатентовал сам Лебон. Он состоял из газогенератора, двух компрессоров, камеры смешивания и цилиндра с поршнем. Газогенератор – это устройство, которое создавало светильный газ из топлива, помещенного туда. Компрессоры накачивали в камеру смешивания светильный газ и воздух. Потом эта смесь подавалась в цилиндр, где воспламенялась. Причем камеры сгорания находились по обе стороны от поршня. Топливо всегда закачивалось в камеру с меньшим объемом.
К сожалению, построен двигатель не был, а самого изобретателя убили через три года после взятия патента.