Двигатель является наиважнейшей частью автомобиля, без которого невозможно осуществлять перемещение. В зависимости от вида энергии, преобразуемой при движении, различают двигатели внутреннего сгорания (ДВС), электродвигатели и гибридные установки. Данную статью мы посвятим одному из видов двигателя внутреннего сгорания - паровому двигателю. Первым механическим паровым двигателем являлась паровая машина. Принцип работы механизма заключался в следующем: топливо сгорало вне рабочего тела, а в паровой машине таким топливом служила вода.
Первый тепловой двигатель был изобретён ещё в Древней Греции Героном Александрийским. Он представлял собой насос для перекачки воды, а солнце использовалось в качестве источника тепла. Но об этом изобретении благополучно забыли на 1500 лет.
Предполагают, что первые опыты с паром как средством для привода, проводились в XVII веке. В 1680 году Кристиан Гюйненс спроектировал первую силовую машину , базирующуюся на расширении газов при взрыве пороха в цилиндре. Француз Дени Папен вскоре заменил силу взрыва на менее мощную силу пара, построив через 10 лет конденсационную паровую машину (паровой котёл). Поршень при помощи кипящей воды поднимался в цилиндре и за счёт последующего охлаждения опускался, таким образом, создавая усилие. Под цилиндром размещалась печь, которая при положении поршня наверху отодвигалась для облегчения охлаждения.
Самый большой вклад в паровую энергетику внёс Джеймс Уатт, который, надо сказать, также принял за единицу мощности лошадиную силу. Уатт сумел сделать так, что в цилиндре пар не охлаждался, что повышало эффективность. Особенность машины Уатта, заключающаяся в использовании избыточного давления пара, была запатентовано в 1768 году.
Не обошлось в развитии паровых установок и без России. В 1763 году механик И. И. Ползунков соорудил по своему проекту паровую машину, в которой были сдвоены два цилиндра, по очереди заполнявшиеся паром и непрерывно подающие воду на башню.
Первым паровым автомобилем считается изобретение Никола-Жозефа Кюньо. Он спроектировал «паровую телегу», которая весила 3 тонны, так как была изготовлена из прочных, но очень тяжёлых материалов. Машина могла перевозить четырёх пассажиров и развивала скорость до 9. 5 км/ч. Однако столь экстравагантное для своего времени изобретение не нашло должной поддержки ни у властей, ни у финансистов.
В начале 19 века в Англии Ричардом Тревитиком был изобретён заднеприводный паромобиль, который к 1829 году смог развивать скорость до 24 км/ч, что сделало его самым быстроходным транспортом. Однако страх перед паровыми котлами, которые могли взорваться (что иногда и случалось) и лошади, пугающиеся извергающую пар установку, нивелировали главные достоинства паромобилей (например, в городе нельзя было передвигаться со скоростью, превышающей 3, 2 км/ч). Однако паровые котлы нашли своё применение на железной дороге. А во второй половине XIX века появились первые паровые тракторы и тягачи. Стали возникать «паровые» компании.
В начале XX века паромобили были почти вытеснены автомобилями с двигателем внутреннего сгорания, хотя в послевоенные годы и появился некий интерес, связанный с изобретением паровой турбины. В 1969 году в США пытались запустить автобусы с паровыми турбинами.
Хотя в наше время автомобильный паровой двигатель не сильно популярен, проблема загрязнения окружающей среды заставляет исследователей искать применение паровых установок, которые имеют ряд достоинств. Но современный паровой двигатель не может допустить большого количества выброса пара, так как это требует большого расхода воды. Выходом может являться конденсация пара для повторного использования, однако это приведёт к увеличению паровой установки.
Применение воды в таких установках, как автомобильный двигатель, имеет ряд неудобств. Во-первых, она замерзает, во-вторых, её трудно удалять, тогда как из обычного радиатора её можно просто слить. В качестве незамерзающего заменителя воды пытаются использовать фреон, но он обладает таким неприятным свойством, как токсичность.
До сих пор не выяснили, какой паровой двигатель более предпочтителен, поршневой или турбинный. При использовании поршневого двигателя необходимо применять очень качественное масло, хотя он обладает высокими пусковыми свойствами. Также перед конденсацией через маслоотделитель необходимо пропускать отработавший пар. А существующие ныне поршни для двигателей внутреннего сгорания не вполне пригодны для парового двигателя.
Паровая турбина имеет преимущество в виде небольшого размера и хорошей уравновешенности. Она является одним из самых распространённых источников энергии в мире. Её используют на АЭС. Отсутствует необходимость отделять масло от пара. Но при установке на автомобиль для снижения частоты вращения необходима трансмиссия с большим передаточным отношением и специальное устройство, предназначенное для заднего хода. Турбину сложно быстро и разогнать, и затормозить.
Ясно, что применение парового привода является достаточно сложным делом. Однако некоторые компании проводят изыскания в этом направлении. Но серьёзным препятствием для разработки парового двигателя является то, что для его изготовления требуются дорогостоящие материалы.
Некоторых успехов в этой области добился Б. Леар, который ранее работал с поршневыми двигателями. Его последние разработки посвящены паровым турбинам. Уже создан автобус, имеющий паровой привод и массу 20 тонн. Его паровая турбина, в которой используется незамерзающая жидкость, развивает мощность 220 л. с.
Однако, несмотря на старания исследователей, нельзя утверждать, что автомобильный паровой мотор займёт свою нишу в автомобилестроении. Двигатели внутреннего сгорания давно достигли совершенства, и их замена задача далеко не и простых и требует веских доводов и огромных усилий многих видов промышленности.
