Изобретатели, особенно изобретатели-любители, всегда уверены, что есть лучший путь. Один из лучших примеров этого мнения наиболее заметен в двигателях для автомобилей. В течение последней сотни лет огромное большинство движущихся по дорогам транспортных средств было оснащено двигателями внутреннего сгорания с тарельчатыми клапанами и поршнями, совершающими возвратно-поступательное движение. В течение всей этой сотни лет изобретатели предложили тысячи альтернативных концепций, начиная от новых форм клапанного механизма и заканчивая двигателями внутреннего сгорания, без поршней и шатунов, газовыми турбинами, и двигателями с внешним сгоранием (типа паровых двигателей).


Не забывали, конечно, и электрический автомобиль. Большинство этих идей никогда не покидало чертежную доску. Некоторые из идей были поддержаны восторженными спонсорами, другие, имевшие лучшее качество, безвозвратно канули в Лету. Паровые и электрические автомобили были хороши для начала столетия, но в конечном счете не могли предложить надежность и удобство эксплуатации, которые имели их конкуренты. На небольшое количество экспериментальных автомобилей-прототипов устанавливались газотурбинные двигатели. Возможно, ближе всех к реальному успеху из «новых концепций» подошел роторный двигатель Ванкеля, который достиг серийного производства в 60-х годах. Тем не менее все эти альтернативные варианты не сумели вытеснить двигатель, который мы так хорошо знаем, и мы должны спросить себя, почему это произошло?


Работа любого двигателя, используемого для привода в движение транспортного средства, довольно проста. Он должен использовать запасенную энергию и переводить ее в механическую работу. Энергия может быть накоплена разными способами: в виде электричества в батареях, в виде воздуха, сжатого в цилиндрах, скрученных резиновых ремней, но одна из главных причин успеха двигателя внутреннего сгорания — то, что это самая легкая и простая форма хранения энергии. Достаточно иметь бак с топливом и переводить его химическую энергию в механическую путем сгорания. Сейчас множество таких видов топлива доступно в жидкой форме, которая удобна для транспортировки и заправки в индивидуальные транспортные средства. Основные из них — бензин и дизельное топливо, хотя имеются и другие варианты.


Если вы используете двигатель, который работает на принципе сгорания топлива, то вы нуждаетесь в достаточном количестве воздуха, чтобы обеспечить требуемое для сгорания (и значительное) количество кислорода. Итак, задачей двигателя становится доставка воздуха, смешивание его с топливом, воспламенение смеси, преобразование полученного давления в механическое движение и, наконец, удаление продуктов сгорания. Если двигатель делает это эффективно — преобразовывает максимум возможной химической энергии в механическую работу — чем легче, проще, дешевле это происходит, тем лучше. Это то, на чем спотыкается большинство изобретателей: они так сильно хотят исправить некоторые специфические недостатки существующих двигателей (как они себе их представляют), что в результате производят что-нибудь более тяжелое, менее удобное, более дорогое и, как правило, менее эффективное.


Сегодня мы находимся на пороге нового века, и можно с уверенностью сказать, что мы увидим, как двигатель внутреннего сгорания заменит топливные элементы и электрический мотор. Топливный элемент преобразовывает запасенную химическую энергию водорода и, используя кислород, полученный из воздуха, преобразовывает ее непосредственно в электроэнергию, причем в качестве единственного побочного продукта этого процесса выделяется вода. Топливный элемент достаточно важен, чтобы более подробно познакомиться с ним отдельно в Главе 10. На данном этапе необходимо отметить, что сам по себе топливный элемент не двигатель. Необходим топливный элемент плюс электрический мотор для того, чтобы обеспечить то, что обеспечивает поршень в двигателе — преобразование химической энергии в механическую энергию движения.