История изобретения началась — на основании собственных расчетов Дизель написал небольшую брошюру о принципе работы предлагаемого им двигателя и принес в патентное ведомство заявку на свою идею. Через год заявка была удовлетворена.
С патентом и брошюрой в руках Дизель принялся искать предприятие для реализации своих замыслов. Наиболее благоприятные условия предложило предприятие Машиненфабрик Аугсбург-Мюнхен, или сокращенно MAN.
Рудольф Дизель Источник
Предприятие обязалось нести все расходы по реализации патента, да еще платить Дизелю чрезвычайно высокую зарплату, пока он проводит испытания, — 800 марок в месяц. MAN приобрел права на производство, но без права переуступать другим.
Двигатель
Дизель сразу окунулся в работу. Первоначальная идея была такой: в цилиндры впрыскивают угольную пыль, воспламеняющуюся от тепла сжатия. Двигатель должен работать в соответствии с циклом Карно, то есть у него не будет внешнего охлаждения.
Уже при первой попытке Дизель обнаружил, что некоторые из его идей практически невыполнимы. Угольная пыль содержала минеральные частицы, оседавшие на поршневых кольцах и приводящие к катастрофическому абразивному износу цилиндров. Отсутствие внешнего охлаждения приводило к заклиниванию поршня в цилиндре.
Схема двигателя, нарисованная Дизелем Источник
Дизель — гений, он сразу же обнаружил недостатки разработки и предложил новый циклический процесс, носящий теперь его имя. Не буду утомлять читателя техническими подробностями, скажу лишь, что уже самый первый двигатель внутреннего сгорания, работавший согласно этому процессу, показал удивительные результаты.
Профессор Герлах и его ассистенты из Политеха в Мюнхене измерили эффективный коэффициент полезного действия (КПД) дизельного двигателя и получили поразительный результат: эффективный КПД нового двигателя составил почти 27%, в то время как у парового двигателя он был равен 3−5%, а у бензинового двигателя Отто — 10−12%.
Кроме того, дизельный двигатель работал на более дешевом и труднее воспламеняемом топливе.
Зенит
После такого успеха Альфред Нобель приобрел патент на двигатель за 100000 марок. Производители двигателей бросились покупать патент Дизеля. Изобретатель начал буквально купаться в золоте.
Стационарный одноцилиндровый дизельный двигатель, Германия, Аугсбург, 1906 г. ru.wikipedia.org
Но именно тогда Дизель разминулся с реальностью. Он достиг зенита своих возможностей и уже не мог сделать ничего лучше. Он создал самую экономичную тепловую машину. И через сто, и через миллиард лет никто не сможет превзойти ее эффективность, поскольку, как показывают теоретические расчеты, цикл Дизеля является наиболее экономичным в тепловых двигателях.
Именно этого Дизель не захотел понять. Он решил, что всегда будет превосходить всех, что его патенты никогда не перестанут продаваться. Но патент можно в большей или меньшей степени обойти, и в этом случае все развивается по другому сценарию. Никто не крадет идеи Дизеля, но все их усовершенствуют.
Роберт Бош создает топливный насос, впрыскивающий топливо без использования сжатого воздуха, как это делал Дизель, и процесс невероятно упрощается.
Р. Дизель, К. Буц и профессор М. Шрётер после доклада в Касселе, 1898 г. Источник
- Метрополитен-Виккерс, огромный военно-промышленный комплекс в Великобритании, создает такие улучшения в конструкции двигателя для кораблей, что тот коренным образом отличается от прототипа, продаваемого компанией Дизеля.
- Каждое улучшение патентуется и становится гораздо более ценным, чем основная идея, патентная защита которой быстро истекает.
Закат
Рудольф Дизель дал зеленый свет мощным дизельным двигателям, но заработал ненависть как коллег, инженеров-создателей двигателей, так и наиболее влиятельной силы на то время — угольных компаний.
За период 1904—1905 годов цена на нефть выросла в 2,5 раза, а доходность увеличилась более чем в 7 раз. Это напрямую повлияло на множество интересов. Наиболее сильно пострадали немецкие промышленники, владевшие самыми большими запасами угля в то время. Германия потеряла свое превосходство над Англией, и Дизель был объявлен виновником этого.
Промышленники начали подрывную войну против изобретателя: привели его предприятия к банкротству, и он потерял огромную часть своих вложений. Враги пытались уничтожить его и морально, вкладывая огромные средства в пропаганду, утверждая, что он не был отцом своего изобретения, а заимствовал чужие идеи.
Финансово противники его победили, но Дизелю осталось признание в научном мире, опровергшее клевету против него.
Солидаризм
Примерно в то же время Дизель начал заниматься социальными теориями, создал труд «Солидаризм. Естественное экономическое освобождение людей». В нем объясняется возможность возникновения общества, в котором большинство членов будут иметь свой собственный малый бизнес. Такое общество избежит революций, мятежей, беспорядков, жертв и обречено на процветание, думал Дизель.
Рудольф Дизель wikipedia.org
Эта теория не нашла большой поддержки в бурные годы перед Первой мировой войной и грядущей революцией. На пропаганду своей теории Дизель растратил большую часть денег, полученных в результате изобретения дизельного двигателя.
Конец
Таким образом, после нескольких лет изнурительной борьбы Рудольф Дизель зашел в тупик. Надо было выдавать замуж дочь, но денег на приданое не было. 19 сентября 1913 года он сел на корабль, чтобы поехать в Англию, и исчез. Три дня спустя в Северном море в рыболовные сети попал труп, опознанный как Дизель.
Убийство? Вряд ли — нет мотивов. Самоубийство? Может быть. Причин предостаточно: полный финансовый крах, огромные неоплаченные обязательства. Тем не менее смерть Рудольфа Дизеля остается одной из самых больших загадок современного мира. Раскроет ли ее кто-либо, мы можем только гадать.
Может, вы возьметесь?
Дизельный двигатель – история и развитие
Дизельный двигатель постепенно теряется на фоне современных разработок в мировом автопроме, сдавая позиции перед многочисленными запретами и ограничениями.
А ведь именно дизельный двигатель стал настоящим прорывом в автомобильной промышленности, и заслуживает того, дабы мы еще раз вспомнили старого друга, благодаря которому огромные расстояния перестали быть проблемой для человечества.
История создания дизельного двигателя
Для начала напомним, что дизельный двигатель – это уникальный механизм, направленный на получение энергии внутреннего сгорания. Спектр используемого топлива для дизелей очень широк, и включает в себя даже растительные варианты горючего (масла и жир).
Предпосылкой для создания дизельного двигателя стала идея цикла Карно (1824 г.), которая заключалась в процессе теплообмена с максимальным КПД на выходе.
Более современный вид эта идея получила в 1890 году, когда знаменитый Рудольф Дизель создал практический образец реализации цикла Карно, а в 1892 году, он уже получил патент на создание данного вида двигателя.
Первый действующий образец движка был создан Дизелем в начале 1897 года, а в конце января он уже подвергся испытаниям.
В начале своего пути, дизельный двигатель значительно уступал паровому в плане размеров, и не имел успеха в практическом применении. Первые образцы двигателей работали исключительно на легких нефтепродуктах и маслах. Но были попытки запускать двигатель и на угольном топливе, что повлекло за собой полный провал, из-за проблем с подачей угольной пыли в цилиндры.
В 1898 году, в Петербурге также был сконструирован двигатель, который по своему принципу был полностью схож с дизельным.
В России данный тип механизма получил название «Тринклер-мотор», который по своим характеристикам, согласно испытаниям, был гораздо более совершенным, чем немецкий аналог.
Преимуществом «Тринклер-мотора» стало использование гидравлики, которая значительно улучшала показатели по сравнению с воздушным компрессором. Плюс, сама конструкция была в разы проще и надежнее немецкой.
В том же 1898 году, Эммануил Нобель выкупил права на производство дизельного двигателя, который был усовершенствован, и работал уже на нефти. А на рубеже веков, гениальный российский инженер Аршаулов, изобрел уникальную систему – топливный насос высокого давления, что также стало прорывом в процессе усовершенствования дизельного двигателя.
В двадцатых годах 20-го века, немецкий ученый Роберт Бош провел еще одно усовершенствование топливного насоса высокого давления, а также создал уникальную конструкцию бескомпрессорной конструкции.
С тех пор, дизельные двигатели начали получать массовое распространение, и использоваться в общественном транспорте и железной дороге, а 50-60-е годы, дизельные двигатели массово используются при сборке обычных пассажирских автомобилей.
Принцип работы дизельных двигателей
Существуют два варианта работы дизелей:
- Двухтактный цикл;
- Четырехтактный цикл.
Наиболее популярен четырехтактный цикл работы дизельных двигателей: впуск (поступления воздуха в цилиндр), сжатие (в цилиндре сжимается воздух), рабочий ход (процесс сгорания топлива в цилиндре), выпуск (выход отработанных газов из цилиндра). Данный цикл является бесконечным, и постоянно повторяется с механической точностью в процессе работы двигателя.
Двухтактный цикл работы двигателя отличается укороченными процессами, где газообмен осуществляется в продувке, едином процессе работы механизма. Такие двигатели применяются в морских судах и железнодорожном транспорте. Двухтактные двигатели строятся исключительно с неразделенными камерами сгорания.
Преимущества и недостатки
Мощность КПД современных дизелей составляет 40-45 %, а некоторых образцов – 50%. Несомненным плюсом таких двигателей являются низкие требования к качеству топлива, что позволяет использовать не самые дорогие нефтяные продукты для работы механизма.
При использовании дизелей в автомобилях, такой двигатель дает высокий вращающийся момент, при низких оборотах самого механизма, что делает авто комфортным в движении. Благодаря этому данный тип движка и популярен в промышленных автомобилях, где ценится мощь механизма.
Дизельные двигатели имеют гораздо меньшую вероятность возгорания, благодаря нелетучему топливу, что делает их максимально безопасными при эксплуатации. Именно дизельные двигатели стали залогом для прогресса военной бронированной техники, делая ее максимально безопасной для экипажа.
Недостатков у дизеля также хватает, и заключаются они в топливе, которое имеет свойство застаиваться в зимнее время, и выводит механизм из строя.
Плюс ко всему, дизельные двигатели делают слишком много вредных выбросов в атмосферу, что и стало причиной борьбы экологов с данным типом механизма.
Само изготовление дизельного двигателя обходится производителям дороже, чем бензинового, что заметно отображается на бюджетных затратах производства.
Эти основные моменты и послужили причиной того, что количество дизельных двигателей в мировом машиностроительстве будет уменьшаться и, с большой долей вероятности, ограничится лишь промышленным автопромом, где дизель является незаменимым агрегатом. Но, именно дизель оставил глубокий след в процессе создания автопромышленности, как таковой, и всегда будет оставаться важнейшим прорывом в мировой автомобильной инженерии.
История создания дизельного двигателя. Часть вторая. Первые дизельные двигатели
29 декабря 2017 Категория: Полезная информация.
В первой части нашего повествования мы познакомились с Рудольфом Дизелем – немецким инженером, который придумал использовать смесь горючего и сильно сжатого воздуха для воспламенения топливной смеси в двигателе. И вот, вооружившись расчетами, патентом на разработку и контрактами владельцев заводов-пароходов, Дизель приступает к созданию «нового, эффективного теплового двигателя».
Эксперименты Дизеля
Три неудачных попытки предшествуют рождению прообраза современного мотора. Первая попытка – двигатель, работающий на угольной пыли – перегорает почти мгновенно.
Дизель меняет пыль на керосин, придумывает систему охлаждения стенок мотора водой и наконец добивается сколь-нибудь устойчивых результатов.
И четвертая попытка оказывается удачной – созданный в 1896 году двигатель развивает до 20 «лошадей» и выдает рекордных, по сравнению с паровыми агрегатами, 34% КПД.
Через год появляется созданный на заводе в Аугсбурге первый пригодный к использованию мотор системы Дизеля. Три метра в высоту и 20 «лошадей» — свои лавры Дизель получит чуть позже, когда агрегат прогремит на весь мир на выставке паровых машин в Мюнхене в 1898 году.
Другие имена
Параллельно с Дизелем разработку нового мотора вел русский инженер Густав Тринклер.
Он представил свой двигатель с аналогичной системой высокого давления, «Тринклер-мотор», опоздав на год по сравнению с Дизелем и, несмотря на превосходство конкурента по части эффективности и технологического совершенства, успеха не получил.
Дело в том, что крупнейшие корпорации и заводы к тому моменту за огромные деньги выкупили патенты на производство двигателей системы Дизеля – в их интересах было скрыть разработку Путиловского завода.
Что же касается технологической доработки мотора Дизеля, ею занялся в 1909 году инженер завода Benz&Cie Проспер Леранж. Он не только изобрел предкамеру двигателя, но и спроектировал форсунки с игольчатым клапаном и первые насос-форсунки.
Первый дизельный транспорт
Из-за огромных масс и размеров первых двигателей системы Дизеля, они могли использоваться только на морских судах и в тяжелой промышленности.
Со временем дизельные двигатели стали устанавливать на подводные лодки.
Лишь к началу 20-х годов ХХ века инженерам-конструкторам удалось уменьшить габариты дизельных двигателей до тех параметров, которые позволили использовать их на наземном транспорте.
Так, в 1923 году на выставке в Берлине был представлен первый грузовой автомобиль с мотором системы Дизеля. Им оказался выпущенный на заводе в Мангейме пятитонный грузовик Mercedes Benz 5K3. Двигатель, установленный в грузовике, имел предкамеру объемом почти 9 литров и развивал от 45 до 50 л.с. при 1000 об./мин.
Что касается легковых автомобилей, то первой ласточкой по части дизельного двигателя стала модель 260D Mercedes Benz, представленная в 1936 году. Это первый в мире серийный легковой автомобиль с дизельным мотором.
История дизельного двигателя (ДВС) — Двигатели автомобилей
Дизельный двигатель имеет долгую историю, которая тесно переплелась с экономическими и финансовыми отношениями во всем мире. Считается, что дизельный двигатель или «Дизель-мотор», был изобретен Рудольфом Дизелем (1858-1913), хотя это и не совсем так.
Немецкий инженер развил идею дизельного двигателя и выработал принципы его работы. Его концепция двигателя заключалась в сильном сжатии воздуха до степени, когда температура внутри цилиндра начинала повышаться чрезвычайно.
В дальнейшем происходило возгорание топливо-воздушной смеси, заставлявшее поршень двигаться вниз, и необходимость последующего зажигания отпадала.
Развитие промышленности на момент изобретения Дизелем своей машины отчаянно требовало нового типа силовых агрегатов, поскольку паровые машины того времени имели весьма низкий КПД, не превосходящий 12%.
23 февраля 1983 года в Имперском Патентном Бюро Дизелю был выдан патент №. 67207 «О разработке метода и конструкции двигателя внутреннего сгорания … нового, эффективного теплового двигателя». Вооружившись контрактами промышленников, Дизель начал работу над производством функционального образца своего двигателя.
В 1893 году он был создан и показал удивительный по тем временам Коэффициент полезного действия – 26%. Уже в Феврале 1897 года инженер сконструировал и собрал первый дизельный двигатель, пригодный для практического применения. Сообщается, что его КПД составил невероятные даже сегодня 75%.
Примечательно, что этот мотор работал на арахисовом масле и, по словам самого конструктора, прекрасно подошел бы для владельцев небольших компаний, а также фермеров, поскольку он использовал экономичное топливо, полученное из биомассы.
Именно Дизель придумал использование растительного сырья для производства биотоплива, которое сегодня стало в умах многих панацеей для дизельных моторов.
Дизельные двигатели начала 20-го века были весьма велики по размерам и массе, что на то время определило область их использования – морские суда и тяжелая промышленность. Затем дизели были взяты на вооружение подводных лодок и прочих более мелких транспортных средств, постепенно начиная завоевывать популярность публики.
Смерть Рудольфа Дизеля, случившаяся в 1913 году, окутана тайной. Инженер в прямом смысле слова исчез, и до сих пор никто не знает, умер ли он своей или насильственной смертью.
По одной из версий, он был убит в результате политических разногласий с «сильными мира» того времени, а также огромных знаний, которыми обладал ученый, не желавший ни с кем делиться. Другая теория говорит о том, что Дизель совершил самоубийство, оказавшись в катастрофических долгах.
Существует и третья версия, согласно которой в смерти Дизеля повинны некоторые нефтяные магнаты того времени. Поскольку инженер изобрел по настоящему революционный двигатель внутреннего сгорания, работавший на более дешевом и чистом биотопливе, это стало причиной недовольства владельцев нефтяных бизнесов того времени.
В подтверждение этой теории используется фраза, однажды сказанная Дизелем: «Использование растительных масел в качестве топлива сегодня может показаться немыслимым. Однако со временем такие масла могут стать такими же определяющими, как бензин и тяжелые нефтяные фракции».
В истории изобретения дизельной технологии есть еще одна глава, о которой традиционно предпочитают умалчивать. Дело в том, что параллельно и независимо от Дизеля работу над новым мотором вел молодой русский инженер Густав Тринклер.
Всего через год после строительства первого мотора Дизеля он показал свой двигатель высокого давления – «Тринклер-мотор», который, и это не секрет, был эффективнее, совершеннее и перспективнее мотора Дизеля.
Тем не менее, ему не суждено было стать «трендом», главным образом благодаря крупным инвесторам, уже вложившим немалые средства в изобретение Дизеля и оказавшим давление на руководство Путиловского завода, начавшего производство «Тринклер-мотора».
Только в 20-х годах прошлого века дизельные моторы уменьшились до размеров, достаточно небольших, чтобы использоваться на наземном транспорте. В 1923 году на выставке Berlin Motor Fair был показан первый дизельный грузовик, но первый легковой автомобиль появился лишь в 1936-м. Это была модель Type 260D от Mercedes Benz.
Автомобилисты Соединенных Штатом по-настоящему оценили преимущество дизельных моторов только в конце 70-х годов 20-го века, ощутив на себе последствия нефтяного кризиса 1973-78 годов.
Американцы начали покупать дизеля таких иностранных производителей, как Peugeot, Mercedes Benz, Isuzu, Volkswagen, Audi, Volvo и Datsun, а первым производителем собственных дизельных машин в Штатах стал концерн General Motors, к концу 70-х продававший более 60% своих автомобилей и грузовиков в дизельном исполнении.
Тем не менее, когда к середине 80-х годов цены на бензин полностью стабилизировались, американцы благополучно забыли о существовании дизельных моторов. В 1985 году с конвейеров GM сошла последняя дизельная машина.
История создания дизельного двигателя
Дизельный двигатель был создан великим инженером-изобретателем Рудольфом Дизелем в 1897 году.
В 1890 году он выдвинул теорию «экономичного термического двигателя», которая предполагала изобретение эффективного мотора по принципу воспламенения от сжатия в цилиндрах. Первый патент на изобретение Дизель получил в 1893 году.
В качестве топлива ученый предполагал использовать каменноугольную пыль, однако, из-за ряда существенных недостатков это стало невозможным. Реальным видом топлива явились тяжелые нефтяные фракции.
До Рудольфа Дизеля идеи создания силового агрегата с подобным принципом работы были высказаны инженером Экройдом Стюардом, однако, патент вследствие выдвинутой теории получил Дизель. Именно поэтому мы и называем такие моторы «дизелями», «дизельными двигателями».
В 1898 году инженер Путиловского завода Санкт-Петербурга Густав Тринклер построил нефтяной двигатель высокого давления, он был бескомпрессорным (современный вид — с форкамерой). Как оказалось, он имеет более простую конструкцию и оказался надежнее своего аналога.
Однако, основой для современных моторов с воспламенением от сжатия явилось все же изобретение Рудольфа Дизеля.
Первые несколько десятилетий дизели устанавливались лишь на морские суда. На автомобильном транспорте они стали применяться с более усовершенствованными системой впрыска топлива, скоростью вращения.
Первые испытания сконструированного образца дизельного двигателя случились в 1893 году, однако, они не увенчались успехом, а сам изобретатель в ходе эксперимента из-за произошедшей аварии едва не погиб. В последующие несколько лет Дизель построил еще несколько моделей, которые работали на мазуте и керосине.
В начале 1900-х годов дизельный двигатель был установлен на корабле, а через какое-то время — и на локомотиве. В 20-е гг.
инженером из Германии Робертом Бошем был модернизирован топливный насос высокого давления двигателя, Теперь вместо воздушного компрессора применялась гидравлическая система нагнетания и впрыска топлива, которая позволяла увеличить скорость вращения. Популярность такого механизма очень быстро росла и уже к 50-м гг.
большинство грузового и пассажирского транспорта оснащалось таким видом движков. Они оказались более экономичными, а также приемлемыми с точки зрения экологии (выбрасывали меньшее количество токсичных веществ).
На сегодняшний день автомобили с дизельными двигателями выпускают все ведущие мировые концерны. Многие, задававшие вопрос: дизельный и бензиновый двигатели: что лучше? уже давно решили его в пользу дизеля, имеющего массу преимуществ. Дополнительно: Как подобрать аналог подшипника?
Сильнее пара и угля | Телеграф | Вокруг Света
На «исторической родине» Рудольфа Дизеля, в Аугсбурге, по-прежнему выпускают двигатели, носящие его имя. Этот четырехтактный судовой дизель грузовиком доставят в Хайльбронн, где установят на корабль, курсирующий по реке Неккар.
Изобретатель двигателя, названного его именем, родился в Париже 18 марта 1858 года в семье немецких эмигрантов. В 1870 году, когда началась франко-прусская война и французов охватила эпидемия гипертрофированного национального самосознания, Дизелям пришлось перебираться в Англию , где немецкое семейство не оскорбляло ничьих патриотических чувств. Что же касается Рудольфа, то его отправили к родственникам в Аугсбург — на историческую родину, где мальчик с отличием окончил реальное училище. После чего последовала учеба в высшей Политехнической школе в Мюнхене, которую он также окончил с блеском. Обративший внимание на одаренного юношу профессор Карл фон Линде (Carl von Linde, 1842-1934), крупнейший авторитет в области холодильных агрегатов, направил Дизеля в парижский филиал хладостроительной фирмы.
Так в 1880 году Дизель, вернувшись в оставленную им десять лет назад французскую столицу, получил скромную должность инженера. Однако в груди занимавшегося охлаждающей аппаратурой юноши пылал огонь честолюбия.
Еще в школе он мечтал о том, чтобы воплотить в техническом устройстве теоретическую идею Сади Карно (Nicolas Leonard Sadi Carnot, 1796–1832) об идеальной тепловой машине.
Создавший теоретическую термодинамику французский ученый показал, что КПД придуманного им устройства превосходит и эффективность газового двигателя внутреннего сгорания Николауса Августа Отто (Nicolaus August Otto, 1832–1891), КПД которого не превосходил 20%, и вообще эффективность любой мыслимой машины.
Дизель дерзновенно решил создать двигатель с КПД идеальной машины Карно. Спустя двенадцать лет, когда Дизелю уже исполнилось тридцать пять, юношеский огонь в его груди пылал с прежней силой.
Именно этим обстоятельством (а не попыткой одурачить коллег и инвесторов) объясняется то, что он «гарантировал» достижение 70-процентного КПД в двигателе нового типа, «работающем по циклу Карно». В 1892 году Рудольф Дизель подал в Берлинское патентное бюро заявку на «Одноцилиндровый тепловой двигатель», а 23 февраля 1893 года получил патент № 67207, десятилетия спустя совершивший переворот в автомобилестроении.
Одноцилиндровый дизельный двигатель первого поколения. Аугсбург, завод MAN, 1906 г.
Заявленный в патенте агрегат, который в дальнейшем назвали дизелем, представлял собой 4-тактный двигатель внутреннего сгорания с воспламенением горючего вещества от сжатия. За первый ход поршня в цилиндр всасывается воздух. За второй — воздух сжимается до 3 МПа (около 30 атм), нагреваясь при этом до 600 градусов.
(В карбюраторных двигателях эти величины равны соответственно 1,5 МПа и 300 градусов.) В конце второго такта сжатым до 5–6 МПа воздухом в цилиндр через форсунки впрыскивается топливо, которое воспламеняется в разогретой воздушной среде. Продукты сгорания расширяются и толкают поршень — это третий, рабочий такт цикла.
Во время четвертого такта поршень выдавливает продукты сгорания в атмосферу.
Дизель предполагал, что в данном двигателе он сможет максимально приблизиться к циклу Карно, и поэтому отказался от водяного охлаждения. Дизель рассчитывал, что во время третьего, рабочего такта нагревание газов внутри цилиндра из-за сгорания топлива будет компенсироваться его охлаждением в результате их разрежения (как это происходит в холодильной камере).
Однако практика оказалась далека от теории. А самый первый опытный образец, построенный на Аугсбургском машиностроительном заводе в 1893 году, и вовсе имел не только теоретический, а вопиющий практический просчет.
По идее, в сильно разогретом цилиндре воспламеняет любое топливо: и газообразное, и жидкое, и твердое. И Дизель начал с твердого — с угольной пыли. Столь странный выбор был предопределен стратегическими соображениями: в Германии нет месторождений нефти, но в изобилии залегает бурый уголь.
Уголь, конечно, воспламенялся. Но при этом оказался прекрасным абразивным материалом, буквально съедавшим цилиндр и поршень.
Затем была предпринята попытка использовать в качестве топлива светильный газ — смесь метана, водорода и окиси углерода, получающаяся при обработке угля и использовавшаяся для уличного освещения. Но и она не дала положительного результата.
В феврале 1894 года начались испытания второго опытного образца двигателя, в котором в качестве топлива использовался уже керосин. Двигатель устойчиво работал, но лишь на холостом ходу.
В чем Дизель, будь он человеком мнительным, склонным к мистическим обобщениям, мог бы усмотреть издевку потревоженной тени Карно: по теории приблизиться к идеальному циклу можно было только при бесконечном уменьшении полезной мощности машины. Однако изобретатель был сугубым материалистом.
В третьем опытном образце он скрепя сердце использовал водяное охлаждение. А в четвертом дополнил его подачей и распылением жидкого топлива при помощи сжатого воздуха. И этот четвертый двигатель наконец-то заработал должным образом.
Демонстрация четвертого образца успешно прошла в феврале 1897 года. Двигатель имел высоту три метра, весил пять тонн, имел цилиндр диаметром 250 мм и ход поршня 400 мм. При 172 оборотах в минуту он развивал мощность 20 л.с. (около 15 кВт) и потреблял 240 г керосина на 1 л.с. в час. Его КПД был равен 26,2%, вдвое превышая КПД паровой машины.
В период от приобретения патента до изготовления работоспособного опытного образца Дизелю удалось увлечь своей идеей ряд крупнейших машиностроительных компаний, ставших его инвесторами: заводы Круппа, Аугсбургский и Нюрнбергский заводы, газомоторную фабрику «Дейтц» (Gasmotorenfabrik Deutz AG) и бельгийскую компанию «Братья Зульцер» (Gebrueder Sulzer Maschinenfabrik). После того, как образец был успешно испытан, на изобретателя обрушился шквал предложений о приобретении прав на производство чудо-двигателя. И Рудольф Дизель мгновенно стал миллионером, продав за пять лет сто сорок один патент в тридцать семи стран мира.
Талантливый инженер, опередивший свое время, но плохой спорщик и никудышный коммерсант — таким остался в памяти потомков Рудольф Дизель.
Продолжая работать на Аугсбургском машиностроительном заводе (в 1906 году его преобразовали в Машиностроительный завод Аугсбург-Нюрнберг, получивший всемирное признание и известный в аббревиатуре MAN AG) над усовершенствованием двигателя, Дизель, не имея должного опыта, начал вкладывать деньги в самые разнообразные коммерческие предприятия. Например, основал компанию по строительству электропоездов, финансировал католические лотереи. Вскоре созданные им фирмы начали нести убытки и банкротиться. И в 1910 году Дизель, у которого к тому времени была жена и трое детей, оказался в затруднительном финансовом положении.
Материальные невзгоды усугублялись моральными. Сразу же после того, как был продемонстрирован первый работающий дизель, оппоненты начали обвинять изобретателя во всех смертных грехах, подвергая сомнению юридическую правомерность его деятельности.
Ему ставилось в вину, что созданный им двигатель существенно отличается от запатентованного. Ни о каком цикле Карно говорить не приходится хотя бы потому, что Дизель использует рубашку водяного охлаждения.
Большие нарекания вызывало и то, что идея двигателя с высокой степенью сжатия была высказана до него.
И это в тот момент, когда двигатель с самовоспламенением топлива зарекомендовал себя с самой лучшей стороны.
Экономичные дизели, имевшие рекордный КПД, работали как стационарные двигатели на электростанциях, внедрялись на флоте в качестве силовых установок. В 1908 году Дизель создал малогабаритный двигатель, который начали устанавливать на грузовиках.
Однако машиностроительные фирмы, опасаясь юридических проблем, связанных с неидентичностью конструкции и патента, разрывали контракты с изобретателем.
В 1913 году Рудольф Дизель находился на грани катастрофы. Огромное состояние было пущено по ветру. Дело дошло до того, что он был вынужден заложить дом и рассчитать почти всю прислугу.
Ни одна компания в Европе не решается заключить с ним контракт на проведение совместных конструкторских работ. Лишь в Англии на новом двигателестроительном заводе ему предлагают унизительную должность инженера-консультанта.
И он, недавний баловень судьбы, соглашается.
Его главный неистовый обличитель — профессор Людерс готовится издать в октябре 1913 года книгу «Миф о Дизеле».
На 236 страницах Людерс стремился доказать, что Рудольф Дизель в действительности ничего не изобрел, что все принципы работы «теплового двигателя высокого сжатия» были известны и раньше.
И что двигатель, построенный Дизелем, имеет множество просчетов, недоработок и ошибок, что делает его и неэффективным, и ненадежным. В общем, Людерс намеревался своим объемистым трудом «прихлопнуть» Дизеля.
Но не успел. Вечером 29 сентября 1913 года Дизель вместе с двумя коллегами сел в Антверпене на паром, идущий через Ла-Манш в Харвич. После ужина все разошлись по каютам. Утром Дизеля на пароме не было.
Дежурный офицер, совершая обход, нашел на палубе его свернутое пальто, засунутое под рельсы.
Через десять дней команда маленького бельгийского лоцманского катера обнаружила его тело, которое по морской традиции было предано воде.
Существует ряд версий происшедшей на пароме трагедии. Самоубийство. Несчастный случай. И, наконец, убийство с целью предотвратить передачу британским специалистам технических секретов германских подводных лодок, которое могли совершить немецкие агенты. Каждая из этих версий имеет под собой достаточно веские основания. Но ни одна из них в ходе следствия не была доказана.
Первая в России дизельная электростанция «Александровская» в Киеве была оснащена четырьмя дизелями. Станция заработала в 1904 году.
Как только промышленный мир облетела весть о новом двигателе, Эммануэль Нобель, владелец машиностроительного завода в Петербурге, сразу же понял, что в России дизелям уготовано большое будущее.
Потому что в России находятся неисчерпаемые запасы нефти, которая даже в чистом виде, без переработки, способна стать топливом для нового двигателя.
Ну и, конечно же, была в том выгода не только для всей Руси великой, но и конкретно для семейства Нобелей, владеющего нефтеперерабатывающим товариществом «Братья Нобель».
И в 1897 году Эммануэль Нобель попытался приобрести патент на изготовление двигателя в России. Однако Дизель, купавшийся тогда в лучах всемирной славы, запросил запредельную цену — полмиллиона рублей золотом. Рачительный швед решил подождать более подходящего для сделки момента. Через год конструктор, получивший реалистические представления о законах бизнеса, снизил цену до 800 тыс. марок.
Приобретя патент, Нобель совершил акт неслыханного альтруизма: он предложил всем российским заводам соответствующего профиля, воспользовавшись его чертежами, начать производство дизельных двигателей.
Однако в связи с тем, что к тому моменту авторитет двигателя на Западе из-за интриг недругов Дизеля сильно пошатнулся, желающих не нашлось. И инженеры завода Нобеля начали самостоятельно разрабатывать модификацию двигателя, работающего на нефти. В ноябре 1899 года «нефтяной» дизель мощностью 20 л.с. был готов.
В 1900 году на Парижской выставке его главный конструктор профессор Георгий Филиппович Депп доказал, что русский дизель превосходит зарубежные аналоги.
Главной задачей для Нобеля было получение заказа военного ведомства на установку дизелей на военные корабли. Казалось бы, все шло к тому. В 1903 году в Петербурге, а также на Коломенском машиностроительном заводе начали выпускаться двигатели мощностью 150 л.с.
Вначале дизели были установлены на два судна товарищества Нобелей — «Вандал» и «Сармат». Преимущества нефтяного двигателя по сравнению с паровой машиной были настолько очевидны, что владельцы пароходных компаний начали наперегонки оснащать дизелями свои суда.
Однако военно-морское министерство продолжает игнорировать выгодные предложения Нобеля. И лишь после поражения в русско-японской войне , продемонстрировавшей несостоятельность паросиловых установок, военные корабли наконец-то начинают оснащаться дизелями.
В июле 1908 года инженеры Нобеля создали реверсивный дизельный двигатель, опередив тем самым на несколько лет дизелестроение Европы и Америки . Для российского флота это был неоценимый подарок. Используя обычный дизельный двигатель, для осуществления заднего хода судна приходится применять реверс-редуктор, переключающий вращение винта в обратную сторону.
В связи с чем возникают дополнительные потери и снижается КПД силовой установки. Реверсивный дизель позволяет жестко соединять вал двигателя с гребным винтом. Реверс осуществляется за счет изменения фазы открытия впускного и выпускного клапанов и впрыска топлива.
Это достигается расположением на распределительном вале двойного количества кулачков — для прямого хода и обратного.
Жизнь дизеля после смерти Дизеля
Существенным недостатком первых дизелей были невысокие скорости их работы, что препятствовало широкому применению их в автомобильном транспорте.
В 1923 году эту проблему решил немецкий инженер Роберт Бош, который сконструировал топливный насос высокого давления.
Взамен воздушного компрессора он стал применять для нагнетания и впрыска топлива гидравлическую систему, получив за счет этого высокооборотистый двигатель. Новые двигатели начали широко использоваться в грузовиках и тепловозах.
Чтобы двигатель был мощным, экономичным и не слишком загрязнял окружающую среду, необходима качественная система впрыска. Дизельное топливо впрыскивается под очень большим давлением, что обеспечивает высокий КПД двигателя.
В 1934 году швейцарскому инженеру Ипполиту Зауэру удалось увеличить мощность дизеля за счет применения особой, «кустистой», форсунки с распылением топлива двумя турбулентными потоками.
Благодаря этим нововведениям в 1936 году начал серийно выпускаться первый легковой дизельный автомобиль Мерседес-Бенц-260D.
Значительный прорыв в применении двигателя с экономичным расходом топлива, каковым является дизель, произошел в 70-е годы прошлого века, что было спровоцировано разразившимся энергетическим кризисом.
Диапазон современных дизельных двигателей огромен — от 5-сильных малюток до 12-цилиндрового двигателя объемом 6 литров для Audi Q7, мощностью 500 л.с. На нынешний момент это самый мощный двигатель для легкового автомобиля. (У танка Т-90 двигатель мощнее лишь в два раза).
От дизелей карьерных самосвалов мощностью 1500 л.с. до самого сильного и крупного в мире японского судового двигателя Wartsila-Sulzer RTA96-C. Мощность этого 14-цилиндрового монстра весом 2300 тонн достигает 108920 л.с. В час он пожирает 6280 литров дизельного топлива.
В Европе сейчас наблюдается дизельный бум. Продажа легковых автомобилей с дизельными двигателями в Старом Свете (за исключением американоориентированной Великобритании) уже перевалила за 50 процентов.
И этому способствует не только сложившаяся в последние годы конъюнктура на энергетическом рынке, но и современные достижения в области дизелестроения.
Сомневаться не приходится, доживи до сегодняшних дней профессор Людерс, главный обличитель Рудольфа Дизеля, ему пришлось бы признать, что дизель стал двигателем XXI века. Ну, и как принято в таких случаях, — съесть свою монографию «Миф Дизеля».
Загрузка...
