Можно предположить, что мысль о ДВС появилась сразу после изобретения пороха, так как эксперименты с пороховыми атмосферическими двигателями проводили еще в XVII в. X. Гюйгенс, Д. Папен и др.

Однако потребовалось почти два столетия после этого, чтобы были созданы теоретическая, технологическая и экономическая базы для постройки первой работоспособной машины. Ко второй половине XIX в. была в достаточной степени отработана конструкция паровой машины, и она получила широкое распространение. Следовательно* технологическая база для освоения более сложной машины — ДВС появилась. Назрела и потребность в нем: паросиловая установка вследствие ее высокой стоимости была доступна лишь владельцам «крупных предприятий, а для многочисленных мелких мастерских требовался небольшой и недорогой двигатель. К этому времени была создана и теоретическая база: в 1824 г. С. Карно опубликовал соображения об идеальном цикле тепловых машин. При таких объективных условиях двигатель не мог не появиться, но многое зависело от сочетания эрудиции изобретателя и его умения претворить идею в металл. В начале этого сочетания не получилось. В 1860 г. французский механик-самоучка Ж- Ленуар построил двигатель, работавший на светильном газе с зажиганием от электрической искры в два такта без сжатия смеси. Первый такт включал в себя всасывание горючей смеси, горение и расширение, второй—выпуск отработавших газов.

В данном цикле нет основного: Сжатия, целесообразность которого Ж- Ленуару была неизвестна. В результате КПД этого двигателя составил всего лишь 4 — 5%.

В 1862 г. французский инженер Бо-де-Роша запатентовал и описал в брошюре идею четырехтактного двигателя с принудительным зажиганием. Это был цикл, основанный на учении С. Карно, по которому работают и современные двигатели. Однако Бо-де-Роша не сумел реализовать свое изобретение, оно бсталось на бумаге.

Известно, что при появлении объективных условий открытия и изобретения могут быть сделаны несколькими людьми независимо один от другого. Так было и с двигателем внутреннего сгорания. Независимо от Бо-де-Роша немецкий изобретатель Н. Отто пришел к выводу о целесообразности создания четырехтактного двигателя, работающего со сжатием смеси. Вместе с Е. Лангеном он построил такой двигатель и в 1877 г. запантентовал его. В связи с этим цикл со сгоранием топлива при постоянном объеме стали называть циклом Отто. Однако патент Отто был позднее аннулирован по иску наследников Бо-де-Роша. Небезынтересно, что перед этим суд отказал Н. Отто в иске о нарушении патента к часовщику Райтману, построившему аналогичный двигатель: суд установил, что Райтман построил свой двигатель раньше, чем Отто.

Двигатель Отто и Лангена имел КПД порядка 15%, т. е. значительно выше, чем у паросиловых установок того времени. Закономерным последующим шагом было создание двигателя жидкого топлива. Решая эту задачу, изобретатели шли по одному из двух путей.

Первый из них — замена газообразного топлива парами жидкого. Он привел к появлению карбюраторных бензиновых двигателей, построенных независимо один от другого и практически одновременно (1873— 1884 гг.) И. С. Костовичем в России и Г. Даймлером в Германии.

Второй путь был подсказан еще Бо-де-Роша: применение самовоспламенения топлива. Вначале эта задача решалась путем создания условий для самовоспламенения при той же степени сжатия, что и у двигателя Отто. В результате примерно в 1890 г. в Англии, России и некоторых других странах появились калоризаторные двигатели, работавшие на керосине при внутреннем смесеобразовании.

Развитие технологии машиностроения расширяло возможности совершенствования двигателя. Качественным скачком такого совершенствования явился двигатель немецкого инженера Р. Дизеля, который в 1892 г. запатентовал, а в 1893 г. опубликовал свое предложение, начавшее новую эпоху в двигателестроении. Правда, в 1885 г. аналогичные мысли высказывал и англичанин Э. Капитен, но реализовать их не сумел.

В первоначальных предложениях Дизеля было много неосуществимого. Так, он имел в виду осуществить цикл Карно, который предусматривает сжатие и расширение без теплообмена со стенками, сгорание (подвод теплоты) и конечный отвод теплоты от газа при постоянной температуре. Дизель предполагал сжигать в цилиндре угольную пыль, создавая в нем такое высокое сжатие, которое было недостижимо в то время и не достигнуто до сих пор. Однако в предложениях Дизеля было и то, что сделало двигатель качественно новым, более совершенным: применение самовоспламенения топлива от сжатия при [внутреннем смесеобразовании и со сгоранием при постоянном объеме.

Дизелю удалось заинтересовать своим предложением два завода: Аугсбургский и Круппа, вложивших в реализацию идеи большие средства. Последнее помогло Дизелю: работоспособным оказался лишь третий вариант конструкции двигателя, и если после двух неудачных был построен третий, то немалую роль в этом сыграло нежелание заводов мириться с понесенными убытками. Третий вариант двигателя Дизеля работал на керосине.

Коэффициент полезного действия двигателя Дизеля оказался около 26%, т. е. в 1,7 раза выше двигателя Отто. Однако было ясно, что основной успех двигателю принесет применение тяжелого топлива, что изобретателю сделать не удалось.

Лицензии (право на реализацию патента) на двигатель Дизеля стали приобретать предприниматели других стран, и в числе их — владелец Петербургского машиностроительного завода Э. Нобель. Перед конструкторами завода (сейчас он называется «Русский дизель») была поставлена задача: добиться, чтобы двигатель работал на сырой нефти. Она была успешно решена. В 1898 г. закончилась постройка, а в 1899 г. — испытание первого в мире двигателя Дизеля, работающего на тяжелом топливе.

Начало XX в. отмечено углублением теоретических разработок, посвященных ДВС. На рубеже столетий Г. В. Тринклер в России и Сабатэ во Франции разрабатывают цикл со смешанным сгоранием. В 1907 г. выходит «Тепловой расчет рабочего процесса двигателей внутреннего сгорания», разработанный профессором Московского технического училища В Гриневецким. Труд В. И. Гриневецкого, в дальнейшем получивший развитие в работах Е. К. Мазинга, Н. Р. Брилинга, Г. Г. Калиша, С. И. Алексеева, А. С. Орлина и других русских и советских ученых, является основой современной теории рабочего цикла ДВС.

Первую четверть века своего существования двигатель Дизеля был компрессорным: распыливание топлива производилось сжатым воздухом. На привод компрессора, вырабатывающего распыливающий воздух, затрачивалась часть мощности двигателя. К тридцатым годам текущего столетия машиностроительная промышленность достигла такого качества обработки и точности изготовления деталей, которые позволили осуществлять распыливание топлива за счет его высокого давления и отказаться от применения для этой цели сжатого воздуха. Такие двигатели стали называть бескомпрессорными дизелями. Поскольку начиная с тех лет компрессорные дизели строить перестали и сейчас они повсюду заменены бескомпрессорными, целесообразность применения этих терминов («компрессорный», «бескомпрессорный») отпала.

Следует отметить, что первый теплоход, оборудованный дизелями, был построен в России. Уже в 1903 г. Сормовский завод выпустил нефтеналивное судно «Вандал», а в 1904 г. — «Сармат» — первые теплоходы в мире. До 1911 г. теплоходы строились лишь в России. В других странах с осторожностью следили за результатом «русского опыта» по эксплуатации судов с дизелями: судовладельцы побаивались этой машины. В России тепло-ходостроение шло достаточно энергично: строились винтовые и колесные буксирные суда, канонерские и подводные лодки. С 1908 г. Коломенский завод начал выпускать морские теплоходы. Бурное строительство теплоходов во всем мире приходится на канун мировой войны 1914 — 1918 гг.

Количество теплоходов на речном флоте в настоящее время значительно превысило 90% от всего количества самоходных судов. Строительство речных паровых судов давно прекращено. Дизелизация флота объясняется, прежде всего, более высокой экономичностью, меньшими габаритами и, меньшей массой дизельной установки по сравнению с паросиловой, сокращенным составом обслуживающего персонала. Можно указать также на экономию топлива при стоянках (на паровых судах необходимо поддерживать давление пара в котлах), на постоянную готовность дизеля к действию.

Вместе с тем не следует забывать, что дизели расходуют более дорогое топливо, чем паровые котлы, имеют меньший срок службы, чем паровые машины. Сравнительная сложность устройства дизеля требует повышенной квалификации обслуживающего персонала. Дизели не способны работать на очень малой частоте вращения, имеют ограниченную способность к перегрузке. Наконец, дизели шумны в работе, их отработавшие газы более токсичны, чем дымовые газы паровых котлов.

Из обзора недостатков дизеля можно сделать вывод о направлении его дальнейшего совершенствования, пути которого рассмотрены ниже.