В конце XVII и в начале XVIII в. потребление, росшее быстрее производства, вызвало изобретение множества рабочих машин: прядильных, хлопкоочистительных, лесопильных и т. п. Существование этих машин создало необходимость в новом более совершенном двигателе, каким и явилась паровая машина.
Исходным пунктом промышленной революции, начавшейся в середине XVIII в., в каждой данной отрасли производства была, как правило, революция в исполнительном механизме. Но дальнейший ход промышленной революции был непосредственно связан уже с реконструкцией двигателя. Эта реконструкция и связанные с ней решительные сдвиги в развитии производительных сил были произведены появлением паровой машины Уатта.
В своем примитивном виде паровая машина появилась еще: в XVII в. Ее изобрел француз Папин. «Но в Германии, — замечает по этому поводу Фридрих Энгельс, — немец Лейбниц рассыпал вокруг себя гениальные идеи без заботы о том, припишут ли заслугу этого ему или другому; Лейбниц, как мы знаем теперь из переписки Папина, подсказал ему основную идею этой машины — применение цилиндра и поршня. Вскоре после этого англичане Севери и Ньюкомен придумали подобные же машины. Наконец, земляк их Уатт, введя отдельный конденсатор, придал паровой машине ее современный тип».
В начальном периоде развития паровых машин заслуживает также особого внимания паровая машина русского горного мастера — шихтмейстера Ползунова, построившего в 1765 г. в Барнауле «огненную машину» для приведения в движение мехов одной из плавильных печей Барнаульского завода. К несчастью для русской техники, изобретатель этой замечательной машины умер за четыре дня до пуска ее в ход. Не получив дальнейшего усовершенствования, машина Ползунова проработала около двух месяцев, а затем была заброшена и забыта. Она представляла собой видоизменение машины Ньюкомена, но в ней впервые были применены автоматическое парораспределение, передача цепью и принцип сдваивания цилиндров.
Как всякое изобретение, паровая машина явилась плодом деятельности, творчества и опыта не одного человека, сделавшего последние выводы из накопленного его предшественниками опыта, но многих людей, людей разных времен и национальностей. Однако «только с изобретением второй машины Уатта, — напоминает нам Карл Маркс, — так называемой машины двойного действия, был найден первый мотор, который, потребляя уголь и воду, сам производит двигательную силу и действия которого находятся всецело под контролем человека. Двигатель — и сам средство передвижения; он позволяет концёнтрировать производство в городах, вместо того чтобы рассеивать его в деревнях. Наконец, он универсален по своему техническому применению и сравнительно мало зависит от тех или иных локальных условий. Великий гений Уатта обнаруживается в том, что патент, взятый им в апреле 1774 г., давая описание паровой машины, изображает ее не как изобретение для особых целей, но как универсальный двигатель крупной промышленности».
Весь дальнейший путь промышленного капитализма был непосредственно связан уже с развитием паровых машин в качестве двигателей.
Однако во вторую половину XIX в. вновь выступило техническое противоречие между темпами развития производительных сил капиталистического хозяйства и ограниченностью его энергетического базиса. Это противоречие ко времени, с которого начинается наш рассказ, именно в последнюю четверть XIX столетия, обострилось до крайности. Развитие монополистического капитализма, сопровождавшееся концентрацией производительных сил, требовало реконструкции энергетической базы предшествующей эпохи. Паровая машина, громоздкая и трудно переносимая, соединенная механическим приводом с исполнительным механизмом, ограничивала пространственное размещение промышленности, ограничивала она и масштаб концентрации благодаря незначительной мощности агрегатов.
В то же время ограниченность запасов высокосортного минерального топлива, беспощадно пожираемого паровым двигателем с низким коэффициентом полезного действия, выдвинула в отдельных странах и районах перед техникой капиталистического хозяйства задачу вовлечения в производство новых энергетических источников, в частности — низкосортного топлива, и задачу использования их на новой более совершенной технической основе с более высоким коэффициентом полезного действия.
Техника в XIX в. сделала очень много, казалось даже все, в области конструктивных усовершенствований парового двигателя. Для достижения поставленной задачи изобретательская мысль должна была обратиться в сторону постройки принципиально новых двигателей, именно двигателей внутреннего сгорания, и паровых турбин.
Паровая машина служила для превращения теплоты сжигаемого топлива в работу. Употребительнейшим топливом были нефть и уголь. Уголь был более дешев, чем нефть, но нефть имела свои преимущества, заключавшиеся в удобстве перевозки, хранения и сжигания путем впрыскивания в печь посредством распыливающего аппарата, так называемой форсунки. С точки зрения экономичности использования тепла паровые котлы имели огромное неудобство: их невозможно было нагревать так, чтобы полностью использовать теплоту печи. Изобретателям ничего не оставалось делать, как попытаться перенести самую печь в цилиндр, сжигать топливо в самом рабочем цилиндре, т. е. создать двигатель внутреннего сгорания.
Надо заметить, что попытки этого делались задолго до создания паровой машины, являющейся двигателем внешнего сгорания. Еще в 1673 г. в лаборатории голландского физика Христиана Гюйгенса Дени Папин изобрел машину, в которой поршень поднимался кверху при помощи взрыва порохового заряда, наполнявшего цилиндр горячими газами. По охлаждении этих газов атмосферное давление гнало поршень обратно, и, хотя заряжение происходило с большой возней, так как надо было отнимать дно цилиндра, все же Папин имел дело с прототипом двигателя внутреннего сгорания. По остроумному замечанию машиноведов пушка является, в сущности говоря, также двигателем внутреннего сгорания с той разницей, что при каждом ходе поршень совсем вылетает из цилиндра.
Практического применения машина Папина, разумеется, не имела. Первой попыткой создания работающей машины этого рода является газовый двигатель, изобретенный французским механиком Ленуаром в 1860 г. В нем смесь светильного газа и воздуха, так называемая горючая смесь, засасывалась в цилиндр движением поршня, как вода втягивается в шприц. Когда поршень был на половине своего хода, смесь зажигалась посредством искры и происходил взрыв, который давлением образующихся при этом газов гнал его дальше. Когда поршень доходил до конца, в цилиндре открывался клапан и выпускал сгоревшие газы наружу.
