Здарова, камрады, Юрич у руля.
Вы подъезжаете к заправке, берёте пистолет. У вас всего два реальных выбора: бензин или дизель (солярка). Ну, кто-то еще газ заправляет. Но вы когда-нибудь задавали себе вопрос: а почему именно эти жидкости?
Почему мы не ездим на дровах или угле? Почему не на спирте, ведь его можно гнать из любой гнилой картошки? И почему огромные самолёты летают на керосине, а в машины его лить нельзя?
Мы с вами, братцы, уже больше ста лет ездим на... мусоре....
Кстати, пока мы не начали дышать парами углеводородов, залетайте в наш клуб. Жду всех в телеграм-канале. Присоединяйтесь!
Акт 1. Паровозы на дровах. Почему мы не ездим на твердом топливе?
Давайте начнем с самого начала. До двигателей внутреннего сгорания (ДВС) миром правили паровые машины (двигатели внешнего сгорания). Они жрали дрова и уголь. Почему инженеры не оставили уголь для легковых автомобилей?
Сразу нет! 🛑 Причин несколько:
- Плотность энергии: Кусок угля или полено занимает огромный объем, а энергии дает мало. Чтобы проехать 500 км на дровах, за вашей машиной пришлось бы тащить целый прицеп леса.
- Подача топлива: В ДВС топливо нужно смешать с воздухом за тысячные доли секунды и подать в цилиндр. Жидкость можно легко распылить через форсунку или карбюратор. Как вы распылите кусок угля за миллисекунду? Никак.
- Кочегар в багажнике: Твердое топливо требует постоянного ручного обслуживания.
Справедливости ради, стоит отметить, что в годы Второй мировой войны (особенно в Германии и СССР) из-за жесточайшего дефицита нефти массово использовались газогенераторные автомобили. Дрова тлели в специальном котле, выделяя горючий газ, который шел в мотор. Но КПД был ужасным, мощность падала вдвое, а запуск занимал полчаса.
Нужна была жидкость, в которой упаковано максимум энергии. И человечество обратило взор на нефть.
Акт 2. Аптечный лигроин и мусор Рокфеллера. Рождение бензина
В конце 19 века самым ценным продуктом из нефти был керосин. Он был нужен всем: им заправляли лампы, чтобы освещать дома до массового появления электричества.
А что такое бензин? В 1890-х годах бензин был опасными отходами при перегонке нефти в керосин. Эта летучая, вонючая и легковоспламеняющаяся жидкость никому была не нужна. Нефтяные компании Джона Рокфеллера (Standard Oil) просто... сливали миллионы баррелей бензина в реки или сжигали его в огромных земляных ямах!
Когда Берта Бенц (жена Карла Бенца) в 1888 году совершила первую в мире автомобильную поездку, бензоколонок не существовало. Она покупала топливо в аптеках — это был лигроин (одна из фракций бензина), который продавался как пятновыводитель!
Почему инженеры ДВС ухватились за этот "мусор"?
Физика карбюратора! Чтобы мотор работал, топливо должно легко и быстро испаряться при обычной температуре, смешиваясь с воздухом. Бензин испаряется великолепно. Керосин — нет. Если залить керосин в старый карбюратор зимой, вы его в жизни не заведете.
Когда Рокфеллер понял, что Генри Форд собирается посадить Америку на колеса, он осознал: мусор можно продавать. Нефтяные магнаты вцепились в бензиновые ДВС мертвой хваткой. Им нужно было куда-то девать побочный продукт. Погребёныч, самая успешная индустрия в мире выросла из утилизации отходов!
Акт 3. Спирт и Форд: Проигранная битва
Но у Рокфеллера был конкурент — Спирт (этанол).
Генри Форд обожал спирт. Его легендарная Model T ("Жестяная Лиззи") с завода имела регулируемый карбюратор. Водитель мог ехать на бензине, а мог переключиться и ехать на чистом спирте, который сам же выгнал у себя на ферме из кукурузы!
Форд говорил: "Алкоголь — это чистое топливо будущего".
Почему мы не ездим на спирте сегодня?
- Сухой закон. В 1920 году в США ввели запрет на алкоголь. Гнать топливо для машины стало уголовным преступлением. Нефтяники потирали руки, убивая конкурента.
- Энергоемкость. В одном литре бензина содержится примерно 34 мегаджоуля энергии. В литре спирта — всего 21. То есть, чтобы проехать 100 км, вам нужен бак спирта почти в 1.5 раза больше, чем бак бензина.
- Коррозия. Спирт гигроскопичен (впитывает воду из воздуха) и активно разрушает стальные и резиновые топливные магистрали.
Акт 4. Небесный керосин. Почему самолеты летают на "неправильном" топливе?
Тут возникает логичный вопрос: "Юрич, если керосин не подошел для машин, почему огромные авиалайнеры летают именно на нём (авиационный керосин Jet-A1)?"
Всё дело в разнице между поршневым мотором и газовой турбиной.
В автомобильном моторе смесь резко сжимается поршнем. У керосина отвратительная детонационная стойкость (низкое октановое число). Если его сжать в цилиндре, он взорвется сам по себе, раньше времени, и разнесёт двигатель.
К тому же,керосин имеет более слабую смешиваемость с воздухом, чем бензин.
Но реактивный двигатель самолета работает иначе! Там нет тактов сжатия-расширения закрытого объема. Там процесс горения идет непрерывно, как в паяльной лампе. В камеру сгорания постоянно дует воздух, и туда же впрыскивается топливо. Детонация там невозможна физически!
Почему авиация выбрала керосин, а не бензин?
- Безопасность. Бензин мгновенно испаряется, его пары взрывоопасны при малейшей искре. Керосин горит неохотно, его вспышка происходит при более высоких температурах. При жесткой посадке риск превратиться в огненный шар на керосине в разы ниже.
- Температура замерзания. На высоте 10 000 метров за бортом -50°C. Керосин (специально очищенный) не замерзает, а бензин на большой высоте из-за низкого атмосферного давления может начать "закипать" прямо в баках, образуя паровые пробки.
Акт 5. Арахис, Солярка и загадочная смерть Дизеля
С бензином и керосином разобрались. А как же дизель?
Рудольф Дизель был гением. Он понял, что если сжать просто воздух до дикого давления (в 20 раз), он раскалится докрасна. И если впрыснуть туда топливо — оно загорится без искры.
Самое интересное: свой первый мотор на Всемирной выставке 1900 года Дизель запустил на... арахисовом масле! Он мечтал, чтобы независимые фермеры сами выращивали топливо для своих тракторов, не завися от нефтяных корпораций.
Историки до сих пор спорят о случившемся дальше. В 1913 году Рудольф Дизель плыл на пароме в Англию на встречу с инвесторами. Ночью он бесследно исчез. Его каюта была пуста, а вещи не тронуты. Позже в море нашли тело. Сторонники теорий заговора уверены, что его убили агенты угольных или нефтяных магнатов, чтобы забрать технологию под свой контроль.
В итоге технологию действительно забрали. Но вместо арахиса нефтяники предложили заливать туда "Соляровое масло" (от немецкого Solaröl — солнечное масло). Это была тяжелая, маслянистая фракция нефти, которая оставалась после перегонки. И снова — это были промышленные отходы! Но солярка обладала чудовищной энергоемкостью (выше бензина) и отлично воспламенялась. Это сделало её королевой грузовиков, танков и кораблей.
Итог: Мои мысли
Бензин и дизель стали королями мира не потому, что они были идеальным, чистым или лучшим топливом.
Они победили, потому что они были побочными продуктами, от которых зарождающейся нефтяной промышленности нужно было срочно избавиться. А гениальные инженеры просто подогнали конструкцию двигателей под этот "мусор", доведя его эффективность до абсолюта. Да, углеводороды оказались феноменальными хранилищами энергии. Но кто знает, в каком мире мы бы жили сейчас, если бы Генри Форд отстоял свой кукурузный спирт, а Рудольф Дизель доплыл до Англии со своим арахисовым маслом?
👇 А ТЕПЕРЬ — ВЫБОР ЗА ВАМИ! 👇
Исторический детектив распутали, теперь давайте перейдём к инженерным безумствам и новым игрокам автопрома! Голосуйте в комментариях:
- 🥚 Овальные поршни (Honda NR750): Японское безумие. Как обмануть гоночный регламент, сделав поршень в форме банки из-под шпрот, запихнув туда 2 шатуна и 8 клапанов на цилиндр?
- 🇻🇳 VinFast — Вьетнамское чудо или мыльный пузырь? Как страна, которая всю жизнь ездила на мопедах, за пару лет создала свой автобренд, наняла дизайнеров Pininfarina и пошла покорять США? Разбираем феномен.