Šiuolaikiniai varikliai nesirado tuščioje vietoje, jie yra daugybės svarbių inovacijų ir išradimų rezultatas. Pateikiamas jų dvidešimtukas tėra keli pavyzdžiai.

Automobiliai smarkiai pasikeitė ir nuo praėjusio amžiaus dešimtojo dešimtmečio, nekalbant jau apie XX amžiaus pradžią. Štai 20 svarbių automobilių inžinerijos inovacijų tai tik patvirtinančių.

Inovacijos ir išradimai akivaizdžiai demonstruoja XX amžiuje vykusį paradigmos poslinkį. Pateikiamas sąrašas toli gražu nėra išsamus ir nėra išdėstytas kokia nors tvarka.

1. Viską pradėjo garo variklis

Garo variklis, be abejo, buvo svarbiausia automobilių inžinerijos inovacija. Nors iš pradžių kurtas pumpuoti vandeniui iš kasyklų, patobulinimai ilgainiui padėjo drastiškai sumažinti šios technologijos dydį.

Pirmą patikimą variklį sukūrė Jamesas Wattas 1775 m., tačiau tai tebuvo ankstesnio Newcomeno variklio patobulinimai.

Iš pradžių garo varikliai naudoti lokomotyvuose ir laivuose, bet paskui ištobulinti ir pritaikyti pirmųjų automobilių varymui XIX amžiaus gale ir XX amžiaus pradžioje. Tuo metu garomobiliai išpopuliarėjo, ypač, pagerėjus keliams. O ir kuras buvo santykinai pigus.

Garomobiliai iš scenos pasitraukė, kai Henry'is Fordas išvystė masinės gamybyos procesą. Vidaus degimo variklių užkūrimui ėmus naudoti elektrinius starterius, prieš kelionę nebereikėjo sukti užvedimo rankenos, bet vidaus degimo varikliai konkurencinę kovą laimėjo, nes buvo gerokai pigesni.

2. Vidaus degimo variklis atpigino automobilius

Vidaus degimo varikliai, de facto yra priežastis, kodėl dabar egzistuoja automobiliai. Nors įvairiausi ankstyvųjų variklių pavyzdžiai pasirodė dar XVIII amžiuje, pirmąjį patikimą Etienne Lenior sukūrė 1859.

Modernaus vidaus degimo variklio, tokio kokį žinome dabar, nebuvo, kol 1864 metais Nikolaus Otto patentavo savo atmosferinį dujinį variklį. Vėlesnius patobulinimus atliko George'as Braytonas (pirmasis skysto kuro variklis) ir Otto, Daimlerio ir Maybacho bendradarbiavimas suteikė pasauliui pirmąjį keturtaktį variklį 1876 m.

Dvitaktį variklį kiek vėliau (1879) sukūrė Karlas Benzas, gamindamas pirmąjį komercinį automobilį 1886 m.

3. Starteris panaikino rankinį užvedimą

Vidaus degimo varikliai yra grįžtamojo ryšio sistemos, kuriose vieno ciklo sukuriama inercija perduodama kitam ciklui. Dėl to automobiliams reikia kažkaip pasukti variklį, kad paskui jis galėtų jau suktis pats.

Ansktyvuosiuose varikliuose naudoti įvairiausi šio pradinio impuslo kūrimo metodai – nuo parako cilindrų ir spyruoklių iki skausmingai ne vieno vairuotojo atmintyje įsirėžusio užvedimo rankenos sukimo. Nors šie metodai ir veikė, tačiau buvo nepatogūs, kartais sunkūs ir pavojingi. Varikliai dažnai „spardydavosi“, tad procesas buvo sunkiai nuspėjamas.

Reikėjo ne tokio sunkaus, patogesnio ir labiau nuspėjamo variklio paleidimo būdo.

Pirmąjį elektrinį starterį 1896 metais Anglijoje sukūrė H. J. Dowsing. Pirmasis JAV patentas buvo išduotas 1903, o patobulintas – 1911. Pirmuosius automobilius su elektriniais starteriais pagamino Cadillac kompanija 1912 metais.

Dabar vidaus degimo variklį turintį automobilį be starterio sunku įsivaizduoti, bet XX amžiaus pradžioje toks jų dominavimas dar nebuvo savaime suprantamas – užkūrimo rankenos buvo plačiai naudojamos dar ir trečiajame dešimtmetyje. Įdomu, kad užvedimo rankenas kai kurie gamintojai tiekė ir vėliau, pavyzdžiui, Citroen 2CV (1948-1990).

4. Efektyvusis dyzelinis variklis

Dyzelinį variklį, arba uždegimo slėgiu variklį sukūrė Rudolfas Dieselis ir jis lig šiol yra didžiausio terminio efektyvumo praktiškai naudojamas vidaus degimo variklis. Kai kuriais atvejais nedidelio greičio dizeliniai variklaii gali pasiekti kiek didesnį nei 50% terminį efektyvumą.

Šių variklių degimo kamerose kurą uždega mechaniškai suspaustas oras – spaudžiamas jis taip įkaista, kad įpurškiamas kuras iškart užsiliepsnoja (adiabatinis spaudimas). Benzininiuose ar dujiniuose varikliuose kurą uždega elektrinės žvakės kibirkštis.

Rudolfas Dieselis, vos nežuvęs nuo amoniako garais varomo garinio variklio, nusprendė savo naują variklį kurti, remdamasis Carnot ciklu. Netrukus po to, kai Karlas Benzas 1893 m. gavo savo patentą, Dieselis publikavo savo garsųjį traktatą „Racionaliojo šiluminio variklio, pakeisiančio garo variklį ir dabar žinomus vidaus degimo variklius, teorija ir konstrukcija“.

Taip gimė Dieselio variklis.

5. Gyvybes gelbstintys neužsiblokuojantys stabdžiai

Neužsiblokuojantys stabdžiai (ABS) iš tiesų yra gan senas automobilių inžinerijos kūrinys. Nors modernios sistemos pasirodė aviacijoje šeštajame dešimtmetyje ir automobilių pramonėje išpopuliarėjo nuo aštuntojo, pati koncepcija kilo dar 1908 metais.

Modernios sistemos stabdant palaiko automobilio ratų kontaktą su keliu, neleisdamos ratams užsikirsti, nustoti suktis ir automobiliui slysti. Sistema yra automatinė ir naudoja ribinį ir pertraukiamą stabdymą, kurį praktikuoja įgudę vairuotojai su ankstesnėmis stabdžių sistemomis.

Pirmąją patentuotą „ABS“ sukūrė vokiečių inžinierius Karlas Wesselis 1928 metais – bet veikiančio produkto nepagamino. Šeštajame dešimtmetyje technologija įgavo formą kaip Dunlop Maxaret antislydimo sistema, kuri JK buvo plačiai naudojama tokiuose reaktyviniuose lėktuvuose kaip Avro Vulcan ir English Electric Lightning.

Iš tiesų modernią – kompiuterizuotą, trijų kanalų, keturių jutiklių, visų ratų ABS, rinkai pateikė Chrysler. Ji vadinosi „Sure Brake“ ir buvo standartiškai montuojama jų 1971 Imperial. Vėlesniais dešimtmečiais kiti automobilių gamintojai pasekė įkandin, o dešimtajame dešimtmetyje ABS buvo pradėti montuoti ir motocikluose.

6. Važiavimą supaprastinusi automatinė pavarų dėžė

Kita automobilių inžinerijos inovacija yra automatinė transmisija arba kitaip automatinė greičių dėžė. Su automatine sistema vairuotojui nebereikia perjunginėti pavarų pačiam.

Ši inovacija kaip mat supaprastino automobilio vairavimą – liko mažiau rankenų ir pedalų, kuriuos vairuotojui būtina naudoti, vairuojant automobilį. Tai, akivaizdu, pranašumas neįgaliems žmonėms, tačiau taip pat tai reiškia, kad vairuotojas važiuodamas gali visą laiką vairą laikyti abiem rankomis dažniau nei vairuodamas automobilį, kur pavaros perjungiamos ranka.

Automatinę transmisiją 1921 metais sukūrė kanadietis Alfred Horner Munro. Savo kūrinį jis patentavo 1923 metais, o JK ir JAV patentus įsigijo atitinkamai 1924 ir 1927 metais.

Munro buvo garo variklių inžinierius ir pirmajame jo kūrinyje buvo naudojamas suspaustas oras, o ne skystis, kaip moderniose sistemose. Liūdna, jam nepavyko rasti komercinio jo panaudojimo. Du inžinieriai iš Brazilijos, José Braz Araripe ir Fernando Lely Lemos, 1932 metais sukūrė hydraulinio skysčio versiją ir pardavė savo kūrinį General Motors 1940 metais.

Visa kita, kaip sakoma, jau istorija.

7. Vairavimą palengvinęs vairo stiprintuvas

Dar viena puiki automobilių inžinerijos inovacija, padedanti vairuotojams vairuoti automobilius – vairo stiprintuvas (power-assisted steering – PAS). Naudojant hidraulinius arba elektrinius aktuatorius, vairuotojui reikia daug mažiau jėgų, norint pasukti vairą, lyginant su PAS neturinčiais automobiliais, ypač – mažiuojant mažu greičiu ar stovint.

Ankstyvosios vairo stiprintuvo versijos buvo patentuotos 1876, 1902 ir 1904 metais, bet nė viena nebuvo panaudota masinėje gamyboje. Pirmą praktišką sistemą 1926 metais sukūrė Francis W. Davis. Vėliau jis perėjo į General Motors ir toliau tobulino jų dizainą.

Pirmoji vairo stiprintuvą keleiviniuose automobiliuose pasiūlė Chrysler Corporation savo 1951 Imperial. GM netruko pasiūlyti tai savo 1952 Cadillac..

Dabar daugelyje automobilių vairo stiprintuvas yra standartinė įranga.

8. Oro pagalvė: gyvybes sauganti oro galia

Oro pagalvės – viena iš svarbiausių automobilių inžinerijos ir transporto priemonių saugumo inovacijų. Jos sukurtos taip, kad susidūrimo, smūgio ar netikėtai staigaus lėtėjimo atveju ekstremaliai greitai prisipūstų ir taip pat greitai išsileistų.

Nuo masinio jos pritaikymo automobilių pramonėje, ši technologija išgelbėjo tūkstančius gyvybių.

Oro pagalvių ištakomis galima laikyti jau šeštajame praėjusio amžiaus dešimtmetyje naudotas oro pripūstas pūsles. Jų išradimo autoriumi laikomas John W. Hetrick, užregistravęs patentą 1951 metais. Maždaug tuo pat metu panašią sistemą Vokietijoje patentavo Walter Linderer. Abiejose sistemose naudotas suspaustas oras, kuris talpą pripildydavo, suveikus spyruoklei, nuo buferio kontakto ar įjungus vairuotojui rankiniu būdu.

Technologija buvo plačiai pripažinta septintajame dešimtmetyje, sukūrus avarijų jutiklius. Mercedes-Benz, GM, Ford, ir Chrysler savo automobiliuose juos montavo nuo aštuntojo dešimtmečio, tačiau standartu jos tapo tik dešimtajame.

9. Elektriniai automobilių varikliai – atgal į ateitį

Elektriniai automobilių varikliai naudoti gerokai seniau, nei būtų galima tikėtis. Nors meinstrymu juos padarė Tesla, pirmieji praktiškai naudoti elektromobiliai pasirodė Londone 1884 metais.

Kitas dizainas, Flocken Elektrowagen, buvo pagamintas Vokietijoje 1888-aisiais. Jų, kaip ir garomobilių, buvo parduodama daugiau, nei pirmųjų automobilių su vidaus degimo varikliais, bent jau iki elektrinių starterių pasirodymo.

Ankstyvieji elektromobiliai buvo populiarūs XIX amžiaus pabaigoje ir XX-ojo pradžioje, nes galėjo pasiūlyti konkuruojančioms to meto technologijoms nepasiekiamą komforto ir naudojimo paprastumo lygį. Vertinama, kad iki XX amžiaus buvo pagaminta apie 30 000 tokių transporto priemonių.

Galiausiai vidaus degimo varikliai laimėjo, dūmų debesyje paslėpę elektromobilius iki jų renesanso XX amžiaus gale.

10. GPS – JAV karinė technologija, vedanti nuo taško A iki taško B

GPS, arba globaliąją pozicionavimo sistemą, sukūrė JAV valdžia savo karinėms pajėgoms. Ji pradėta naudoti 1973 metais ir apjungė įvairias ankstesnių sistemų koncepcijas (taip pat ir įslaptintus septintojo dešimtmečio technologinius sprendimus).

Pirmojoje sistemoje naudoti 24 palydovai ir visu pajėgumu ji ėmė veikti 1995. Jos sukūrimas dažnai priskiriamas Roger L. Easton, Ivan A. Getting ir Bradford Parkinson iš įvairių agentūrų.

Civiliniams tikslams ją naudoti leista 1984 metais. Nuo tada GPS sistemos integruotos į daugelį modernių technologijų, nuo išmaniųjų telefonų iki automobilių ir iš esmės pakeitė mūsų navigavimą.

Komentarai (2)