Benz Patent-Motorwagen

Карл Бенц в качестве водителя и его жена Берта среди общественности, 1914 год

Работу над двигателем внутреннего сгорания собственной конструкции Карл Бенц начал ещё в конце 70-х гг. XIX века[13]. За основу была взята конструкция, разработанная немецким инженером Николаусом Отто. В качестве горючего Бенц решил использовать бензин, а не дорогостоящий спирт, на котором работали двигатели конкурентов. Воспламенение горючей смеси осуществлялось при помощи искры. Источником питания служила батарея, ток от которой подавался на индукционную катушку, повышающую напряжение до необходимой величины. В системе питания силового агрегата был использован простейший распылительный карбюратор, топливо из которого поступало в цилиндр самотёком, а дроссельная заслонка регулировала подачу горючей смеси[14]. Днём Карл работал в своих мастерских, а по ночам экспериментировал в сарае возле дома[15]. Упорство, инициатива и устремлённость инженера позволили Бенцу преодолеть все трудности. В 1882 году им были проведены первые испытания рабочей версии двигателя[16].

В 1885 году Бенц, будучи велосипедистом, впервые установил собственный двигатель на колёсную повозку[17][18]. Инженер приобрёл некоторые запчасти непосредственно у компании Adler, известного производителя велосипедов. Бенц сам спроектировал и разработал все узлы своего автомобиля и сам пришёл к решению многих технических проблем[15]. В результате сконструированный автомобиль очень напоминал трёхколёсный велосипед с одним передним управляемым колесом и двумя задними ведущими. Кроме того, от велосипеда Карл Бенц позаимствовал трубчатую раму и большие колёса со спицами и резиновыми шинами[16]. Инженер долго тайком работал над своим изобретением, опасаясь, что кто-то может украсть его идеи. Сначала он осмеливался тестировать свой первый прототип по улицам только в тёмное время суток и в непосредственной близости от своей фабрики. Ночь за ночью он постепенно изучал поведение своего автомобиля и работал над его технологической составляющей, осторожно модифицируя конструкцию. Бенц выжидал того момента, когда транспортное средство будет запатентовано, чтобы можно было представить его общественности[12].

29 января 1886 года Карл Бенц официально зарегистрировал собственный автомобиль[15][19], получив патент за номером DRP-37435 «Автомобиль, работающий на бензине» от 2 ноября 1886 года[5][16]. 3 июля 1886 года в воскресный день немецкий изобретатель проехал вокруг старого кольца защитных сооружений, которое окружает Мангейм. Он ездил по городу, пугая сбитых с толку пешеходов, а его сын Ойген бежал рядом с транспортным средством с бутылкой бензина, которым заправляли автомобиль[12]. Тогда же немецкие газеты сообщили о первом публичном выходе на Рингштрассе в Мангейме трёхколёсного изобретения Бенца[5][14][20].

В 1887 году инженер внёс технические модификации в автомобиль, создав модель №2[21]. В 1888 году стартовали официальные продажи[22]. В 1889 году была создана модель №3[18][23], которая была представлена на всемирной выставке в Париже[15][24][25].

Самый первый автомобиль Бенца в Немецком музее

Новое изобретение немецкого инженера первое время не вызывало особого интереса со стороны общественности[15]. Шум двигателя транспортного средства пугал лошадей и раздражал местных жителей[26]. Несмотря на это, моделью заинтересовались автомобильные энтузиасты. Первоначально «Benz Patent-Motorwagen» пользовался наибольшим успехом во Франции, которая стала законодателем мод для автомобильного сообщества Европы в 1890-х годах благодаря маркетингу и спорту[27]. Тем не менее, на родине изобретателя состоялось по меньшей мере одно местное рекламное турне, когда Берта Бенц, жена Карла, отправилась в первую «сухопутную поездку» на автомобиле мужа в 1888 году из Мангейма в Пфорцхайм[26].

В 1893 году Карл Бенц выпустил новую версию автомобиля, уже с четырьмя колёсами, и назвал её «Benz Victoria»[28]. Всего за время производства с 1886 по 1893 год было создано 25 автомобилей «Benz Patent-Motorwagen»[23][25][29].

В 1906 году в честь 20-летия своего изобретения Карл Бенц передал автомобиль «Benz Patent-Motorwagen» в музей города Мюнхен, Германия[11]. В настоящее время он размещён в стеклянной витрине в транспортном центре данного музея.

В 1936 году к 50-летнему юбилею были построены три копии автомобиля Бенца, которые попали в музей Mercedes-Benz, Технический музей в Вене и Музей транспорта в Дрездене[30]. В 1939 и 1961 годах в Германии были выпущены почтовые марки с изображением первого автомобиля (DR 695 и DBP 364 соответственно). В период с 2003 по 2004 года было собрано ещё 150 реплик транспортного средства[31].

Репродукцию модели №3 также можно найти в Лондонском музее науки, Великобритания[21].

По информации популярного американского издания «Los Angeles Times», стоимость первого прототипа Бенца в 1886 году оценивалась в 600 золотых немецких марок[31].

Двигатель (реставрация)

На автомобиле был установлен одноцилиндровый четырёхтактный двигатель внутреннего сгорания рабочим объёмом 954 см³[16][32]. Конструкция силового агрегата включала одну направляющую всасывающую лопасть, один выпускной вертикальный клапан и распылительный карбюратор (конструкции Бенца) объёмом 4,5 литра, где и размещалось топливо. Впуск осуществлялся при помощи эксцентриковой тяги, выхлоп производился с использованием кулачкового диска, рычага коромысла и толкателя[12]. Двигатель закреплялся горизонтально над задней осью, приводивший её во вращение через одну ременную и 2 зубчатых передачи. Под двигателем было установлено большое горизонтальное колесо — маховик, который был создан для создания равномерного вращения, а также для запуска двигателя, стоило его лишь раскрутить. Несмотря на то, что открытый картер и капельная система смазки, применённые на «Benz Patent-Motorwagen», чужды современной механике, использование тарельчатого толкателя клапана хорошо известно в современном автомобилестроении. Исследование университета Мангейма установило, что реальная мощность этого автомобиля составляет 0,9 л. с. при 400 об/мин, хотя в патенте на изобретение указаны 2/3 лошадиные силы при 250 об/мин[33]. Этот двигатель имел массу около 100 кг. Сцеплением служил один из шкивов ременной передачи, оборудованный механизмом свободного хода. Зажигание двигателя было электрическим[34], от гальванической батареи. Автомобиль развивал скорость до 16 километров в час[17][35][36]. Система охлаждения также представляла собой простейшую конструкцию: на единственный цилиндр надевался металлический кожух-испаритель, заполнявшийся водой. Жидкость циркулировала между кожухом и дополнительным резервуаром. Со временем вода выкипала и её приходилось доливать[14].

Обновлённые версии двигателя, выпущенные после 1887 года обладали мощностью от 1,5 до 3 лошадиных сил. Бенц сумел достичь увеличения производительности благодаря повышению рабочего объёма силового агрегата (сначала до 1045 см³, затем до 1660, а позже и до 1990[37]), а также изменению значений диаметра цилиндра и хода поршня. В 1888 году единственный цилиндр, который ранее располагался горизонтально, был теперь установлен вертикально. Модернизации подвергся и клапанный механизм: теперь в конструкции двигателя присутствовало два клапана — впускной и выпускной[38].

Конструкция ременной системы привода

Шасси трицикла Бенца представляло собой раму из стальных труб[23]. В передней части устанавливалась простейшая конструкция с одним передним колесом в рулевой вилке, в задней — жёсткая ось с эллиптическими пружинами[39]. Автомобиль оснащался реечным рулевым управлением; рулевая рукоятка располагалась в центре транспортного средства. Крутящий момент двигателя передавался через один плоский ремень от силового агрегата до промежуточной шестерни с установленным свободным и неподвижным шкивом и встроенным дифференциалом, а далее при помощи цепи от промежуточной шестерни до каждого заднего колеса[39]. В распоряжении пассажира и водителя находилась единственная скамья с двумя посадочными местами[23].

Система трансмиссии представляла собой простейшую конструкцию без сцепления (в его современном представлении), с одной передачей (с 1887 года — две передачи[38]), фиксированными и неуправляемыми шкивами, ремнём и без заднего хода. Тормозная система состояла исключительно из ручного тормоза с ленточным механизмом, который воздействовал на шкив приводного ремня. Ножной тормоз отсутствовал[39].

На автомобиль устанавливались три деревянных колеса со спицами[23] и металлическими ободами или твёрдыми резиновыми покрышками; диаметр единственного переднего колеса равнялся 730 миллиметрам, двух задних — 1125 мм[39] (позже размеры колёс немного увеличились до 760 и 1260 мм соответственно)[37].