Когда изобрели дизельный двигатель: Когда изобрели первый дизельный двигатель

История создания дизельного двигателя. Часть вторая. Первые дизельные двигатели

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.

Почти в то же самое время инженеры компании Daimler-Motoren-Gesellschaft сконструировали аналогичный по мощности атмосферный мотор, а компания MAN представила дизельный двигатель с системой непосредственного впрыска.
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.

Золотой век дизеля в США

Нужно сказать, что автовладельцы США ХХ века по достоинству оценили изобретение Дизеля лишь к концу 70-х годов, и связано это было с экономическими причинами. Нефтяной кризис и резкое подорожание топлива в этот период вынудило американцев массово скупать Peugeot, Mercedes Benz, Isuzu, Volkswagen, Audi, Volvo и Datsun – и все с дизельными моторами. Существенно выросли и продажи производителя собственных дизельных автомобилей в Америке, концерна General Motors.

Однако к середине 80-х с урегулированием цен на бензин, приоритеты американцев снова повернулись в сторону бензиновых автомобилей. Вскоре Дженерал Моторс прекратил выпуск собственных дизельных автомобилей.

 Если вы в поиске качественных запчастей для своего дизельного двигателя, проверьте наш каталог.

Перейти в каталог

История дизельных двигателей: технологии, покорившие мир

От изобретения дизельного двигателя до современных систем непосредственного впрыска Bosch Common Rail

Для технического прорыва понадобилось всего 13 страниц – на них Рудольф Дизель изобразил и описал двигатель, названный впоследствии его именем. Патент на изобретение под номером 67207 был выдан Имперским патентным ведомством Германии 120 лет назад. Именно тогда, 23 февраля 1893 года, началась история, результатом которой стали миллионы легковых автомобилей, грузовиков и кораблей, работающих на дизельных двигателях сегодня. К сожалению, сам г-н Дизель не дожил до всемирного успеха своего детища: он умер во время морского путешествия 29 сентября 1913 года – ровно сто лет назад.

Секрет успеха его разработки заключался в самовоспламенении топливной смеси – именно это свойство остается ключевым в дизельном двигателе и сегодня. В конструкции Рудольфа Дизеля воздушно-топливная смесь была сжата в соотношении 20:1, что создавало условия для самовоспламенения. В результате эффективность агрегата значительно возросла. Когда Дизель начинал работу над своим двигателем, эффективность бензиновых моделей достигала всего 12%, а газовых – 17%. При этом даже первый прототип изобретателя демонстрировал 25% эффективности.

Дизельные двигатели выходят на рынок: от Mercedes-Benz 260 D до Golf GTD

Уже в 20-х годах прошлого века автомобильные эксперты пророчили дизельному двигателю большое будущее. Однако ждать наступления этого «золотого времени» пришлось не один год. Первый грузовой автомобиль с дизельным двигателем был выпущен в Германии в 1924 году, и только в 1929 году американский производитель двигателей Cummins в качестве эксперимента использовал дизельный двигатель в легковом автомобиле. Первой серийной легковой моделью, работающей на дизеле, стал Mercedes-Benz 260 D, вышедший в 1936 году. Однако понадобилась еще четверть века, чтобы водители перестали воспринимать дизели как медленные, скучные, шумные и грязные моторы.

Впрочем, со временем отношение потребителей изменилось. После Второй мировой войны дизельные авто стали постепенно завоевывать рынок. А появление в 1975 году автомобиля VW Golf Diesel произвело настоящий фурор. Этот компактный хэтчбек стал первой компактной моделью, оснащенной высокооборотным дизельным двигателем. При этом топливные насосы распределительного типа от Bosch обеспечивали автомобилю еще и высокую экономичность. Версия Golf GTD с турбонаддувом и, соответственно, повышенной производительностью, вошла в историю как первый спортивный дизельный легковой автомобиль. На волне такого успеха все ведущие автопроизводители Европы наладили выпуск моделей среднего и гольф-класса, оснащённых дизельными двигателями.

Рубеж в 1000 бар: повышение давления впрыска увеличивает производительность

Завоевав класс компактных автомобилей, дизельная технология продолжила покорение автопрома. Постепенно повышалось давление, а непосредственный впрыск заменил конструкцию с разделёнными камерами сгорания. В 1989 году в автомобиле Audi 100 TDI дебютировал первый аксиально-плунжерный топливный насос высокого давления распределительного типа для непосредственного впрыска дизельного топлива. По новой технологии Bosch топливо под давлением около 1000 бар подавалось непосредственно в цилиндр, что обеспечивало эффективное сгорание. В результате повышалась мощность двигателя, а расход топлива и уровень выбросов снижались. Спустя сто лет после изобретения дизельного двигателя Bosch совершил технический прорыв.

В конце 1990-х годов компания поставляла на рынок несколько разновидностей систем непосредственного впрыска, которые включали в себя радиально-поршневой распределительный насос, технологию с насос-форсунками, систему Common Rail. Уже первые модели были рассчитаны на работу при давлении около 1500 бар, а последующие поколения поддерживали 2000 бар и выше.

Система Common Rail со временем стала доминирующей технологией, что во многом связано с ее тихой и эффективной работой. Особенность системы заключается в том, что топливо подается во все цилиндры при постоянном давлении. Пиковое давление в таких системах ниже, чем при использовании технологии насос-форсунка (где показатели могут достигать значений гораздо более 2000 бар и обеспечивать низкий расход топлива), однако стабильно высокое давление, при котором топливо хранится в общем распределителе, позволяет осуществлять до восьми впрысков за один цикл. Возможность делать предварительные и дополнительные впрыски позволяет двигателю работать тише, а также сокращает уровень выбросов. Таким образом, система Common Rail позволяет снизить вредное воздействие на окружающую среду.

Каждый второй новый автомобиль в Германии – дизельный

Сегодня уже нет сомнения, что дизель предоставляет мощность и динамику, соответствующую или даже превосходящую другие типы двигателей. Благодаря турбокомпрессорам с изменяемой геометрией турбины, которые сейчас являются стандартом, современные дизельные двигатели демонстрируют высокий крутящий момент даже на низких оборотах. Распространенное мнение о том, что дизельные двигатели – это грязь и шум, давно осталось в прошлом. Современные транспортные средства, работающие на дизеле, тихие и экономичные. Системы обработки выхлопных газов, подобные Denoxtronic, дополнительно сокращают выбросы оксидов азота, позволяя соответствовать даже самым строгим стандартам, таким как Euro-6. Дизельный двигатель проделал путь от диковинки и статуса рабочей лошадки до повсеместного использования. Если в 1997 году только 22% автомобилей, проданных в Западной Европе, были дизельными, то сегодня эта цифра составляет около 50%. Даже учитывая активное развитие альтернативных силовых агрегатов, перспективы дизельных двигателей по-прежнему велики. Уже сейчас из Франкфурта в Рим можно доехать на одном баке, а уровень выбросов СО2 составит всего 100 г/км. Кроме того, дизельные двигатели могут быть объединены с электрическими компонентами для создания гибридного привода. Такой подход уже реализован в современных автомобилях Peugeot 3008_Hybrid4 и Volvo V60.

Конечно, Рудольф Дизель даже не мечтал ни о чем подобном, когда впервые собрал свой двигатель в 1897 году. Однако запись в дневнике изобретателя свидетельствует, что он высоко оценивал потенциал своего детища: «После долгих лет напряженных усилий и преодоления невообразимых трудностей, мне наконец-то удалось создать машину, воплощающую мою задумку. Это плавно работающий, очень простой и удобный в эксплуатации механизм, результаты работы которого превосходят все разработки, сделанные ранее»… С мнением Рудольфа Дизеля и сегодня согласны миллионы водителей во всем мире.

Common RailдизельBosch

Как двигатель Rudolf Diesel изменил World

  • Опубликовано

Источник изображения, Shutterstock

от Tim Harford

50 вещей, которые создали современную экономику, BBC World Service

9 40004 50. Дизель умер при загадочных обстоятельствах, прежде чем смог извлечь выгоду из своего гениального изобретения.

Было 22:00. Рудольф Дизель удалился в свою каюту на борту парохода «Дрезден», следовавшего из Бельгии через Ла-Манш. Его ночная рубашка была разложена на кровати, но Дизель в нее не переодевался.

Изобретатель двигателя, носящего его имя, думал о своих больших долгах и выплатах по процентам, которые он не мог себе позволить. В его дневнике эта дата — 29 сентября 1913 года — отмечена зловещим крестиком.

Перед поездкой Дизель собрал все наличные, какие смог, и сунул их в сумку вместе с документами, раскрывающими его финансовые затруднения. Он отдал сумку ничего не подозревающей жене с указанием не открывать ее, пока не пройдет неделя.

Дизель вышел из своей каюты, снял пальто, аккуратно положил его на палубу корабля, посмотрел через перила и прыгнул.

Или он? Теоретики заговора предполагают, что Дизелю помогли за борт. Но кто мог быть заинтересован в кончине нищего изобретателя? Были выявлены два возможных кандидата.

Подробнее

В книге «50 вещей, которые создали современную экономику» рассказывается об изобретениях, идеях и инновациях, которые помогли создать экономический мир, в котором мы живем.

Транслируется Всемирной службой BBC. Вы можете слушать онлайн и найти информацию об источниках программы или подписаться на подкаст программы.

Для контекста отмотайте на 40 лет назад, в 1872 год. Пар снабжал энергией поезда и фабрики, но городской транспорт зависел от лошадей. Той осенью конский грипп привел к застою в городах США. Полки продуктовых магазинов были пусты, а на улицах валялись груды мусора.

В городе с полумиллионным населением может быть 100 000 лошадей. Каждый день обильно посыпал улицы 15 кг навоза и 4 литра мочи. Доступный, надежный, мелкосерийный двигатель, который мог бы заменить лошадь, был бы настоящей находкой.

Одним из кандидатов был паровой двигатель: паровые машины неплохо развивались. Другим был двигатель внутреннего сгорания, ранние версии которого работали на бензине, газе или даже на порохе. Но когда Рудольф Дизель был студентом, оба типа двигателей были ужасно неэффективными, превращая лишь около 10% тепла в полезную работу.

Жизнь молодого Дизеля изменила лекция по термодинамике в Королевском баварском политехническом институте в Мюнхене, где он узнал, что теоретически возможно создать двигатель внутреннего сгорания, преобразующий все тепло в работу.

Источник изображения, Alamy

Image caption,

План двигателя внутреннего сгорания, изобретенного Рудольфом Дизелем в 1897 году

Дизель поставил перед собой задачу воплотить теорию в жизнь. Он потерпел неудачу. Его первый работающий двигатель имел КПД чуть более 25%. Сегодня лучшие дизельные двигатели превышают 50%. Но даже при этом 25% были более чем в два раза лучше, чем у конкурентов.

Двигатель Дизеля более эффективен отчасти из-за того, как он воспламеняет топливо. Бензиновые двигатели сжимают топливо и воздух вместе, а затем воспламеняют их свечой зажигания.

Но слишком сильно сжать смесь, и она может самовоспламениться, что вызовет дестабилизирующий стук в двигателе. Изобретение Дизеля сжимает только воздух и делает его достаточно горячим, чтобы воспламенить топливо при его впрыске.

И чем выше степень сжатия, тем меньше требуется топлива. Любой, кто исследовал вопрос о покупке автомобиля, знаком с основным недостатком дизельных двигателей — они, как правило, дороже при покупке, но более экономичны в эксплуатации.

К несчастью для Рудольфа, в ранних версиях этот прирост эффективности перевешивался проблемами надежности. Он столкнулся с постоянным потоком требований о возврате средств от недовольных клиентов. Это загнало изобретателя в финансовую яму, из которой он уже не мог выбраться.

Тем не менее, он продолжал работать над своим двигателем, и он продолжал улучшаться.

Стали очевидны и другие преимущества. Дизельные двигатели могут использовать более тяжелое топливо, чем бензиновые двигатели, в частности, более тяжелое топливо, известное как «дизель». Помимо того, что дизельное топливо дешевле, чем бензин для очистки от сырой нефти, оно также выделяет меньше паров, поэтому вероятность взрыва меньше.

Это делало его особенно привлекательным для военного транспорта. К 1904 году Дизель установил свои двигатели на французские подводные лодки.

Источник изображения, Getty Images

Подпись к изображению,

Дизельные автомобили, как правило, дороже покупать, но дешевле эксплуатировать

Это подводит нас к первой теории заговора вокруг смерти Рудольфа Дизеля. В 1913 году в Европе барабанный бой надвигающейся войны становился все громче, и безденежный немец направлялся в Лондон. Заголовок одной газеты зловеще размышлял: «Изобретатель брошен в море, чтобы остановить продажу патентов британскому правительству».

Только после Первой мировой войны изобретение Дизеля начало реализовывать свой коммерческий потенциал. Первые грузовики с дизельным двигателем появились в 19 в.20-х, поезда 1930-х. К 1939 году четверть мировой морской торговли приходилось на дизельное топливо.

После Второй мировой войны все более мощные и эффективные дизельные двигатели привели к созданию еще более огромных кораблей. Топливо составляет около 70% стоимости доставки товаров по всему миру. Ученый Вацлав Смил утверждает, что паровая глобализация росла бы гораздо медленнее, чем это позволяли дизельные двигатели.

Экономист Брайан Артур не так уверен. Он описывает распространение двигателей внутреннего сгорания в прошлом столетии как «зависимость от пути»: самоусиливающийся цикл, в котором существующие инвестиции и инфраструктура означают, что мы продолжаем делать что-то определенным образом, даже если бы мы делали это по-другому, если бы только мы могли бы начать с нуля.

Еще в 1914 году, утверждает Артур, пар был по крайней мере столь же жизнеспособным, как сырая нефть для приведения в движение автомобилей, но растущее влияние нефтяной промышленности привело к тому, что гораздо больше денег было потрачено на улучшение двигателя внутреннего сгорания, чем на паровой двигатель.

При равных инвестициях в исследования и разработки, возможно, сегодня мы будем управлять паровыми автомобилями следующего поколения.

Источник изображения, Getty Images

Image caption,

Работа Дизеля над арахисовым маслом предвосхитила растущую популярность современного биодизеля

В качестве альтернативы, если бы Рудольф добился своего, возможно, мировая экономика работала бы на арахисе.

Имя Дизеля стало синонимом производного сырой нефти, но он разработал свой двигатель для использования различных видов топлива, от угольной пыли до растительных масел. В 1900 году на Всемирной выставке в Париже он продемонстрировал модель на основе арахисового масла.

Он стал чем-то вроде евангелиста, и в 1912 году — за год до своей смерти — Дизель предсказал, что растительные масла станут таким же важным источником топлива, как и нефтепродукты.

Видение, более привлекательное для владельцев арахисовых ферм, чем для владельцев нефтяных месторождений, побуждение к его реализации в значительной степени рассеялось со смертью Дизеля. Отсюда и вторая теория заговора, ставшая поводом для спекулятивно-сенсационного заголовка в современной газете: «Убит агентами крупных нефтяных трестов».

В последнее время наблюдается возрождение интереса к биодизелю. Это меньше загрязняет окружающую среду, чем мазут, но вызывает споры — оно конкурирует за землю с сельским хозяйством, что приводит к росту цен на продукты питания.

Во времена Рудольфа это не вызывало особого беспокойства: население было намного меньше, а климат более предсказуем.

Дизель был взволнован идеей, что его двигатель может помочь развитию бедных сельскохозяйственных экономик. Насколько другим мог бы выглядеть мир сегодня, если бы самой ценной землей за последние сто лет было не место, где можно бурить добычу нефти, а место, где можно выращивать арахис?

Мы можем только догадываться, как никогда не узнаем наверняка, что случилось с Рудольфом Дизелем. К тому времени, когда его тело снова появилось 10 дней спустя, оно было слишком разложившимся для вскрытия или даже для того, чтобы команда вообще захотела взять его на борт.

Бумажник, перочинный нож и футляр для очков Дизеля были найдены и позже опознаны его сыном. Его тело унесло волнами.

Тим Харфорд, тайный экономист FT. «50 вещей, которые создали современную экономику» транслировались на Всемирной службе Би-би-си. Вы можете слушать онлайн и найти информацию об источниках программы или подписаться на подкаст программы.

Дизельный двигатель и человек, который его изобрел – Gem State Diesel & Turbo Repair

Скорее всего, если вы читаете этот блог, вы тоже дизель
любитель двигателей. Мы не виним вас! От их удивительной экономии топлива до их
выносливость и долгая жизнь, что не ценить?

Когда вы останавливаетесь и думаете о своем дизельном пикапе и обо всем этом
что вы можете сделать из-за этого, вы когда-нибудь задумывались, как дизельный двигатель
Пришел что бы быть? Как давно они существуют? Кто это придумал? Если вы когда-либо
задумался о происхождении дизельного двигателя, не смотрите дальше!

История дизельного двигателя

Промышленная революция была технологическим поворотным моментом
в истории, которая длилась около 100 лет. Многие профессии из сельского хозяйства
текстильщики смогли перейти от напряженного ручного труда к механическому. Это
заложил основу для многих технологических достижений и приятных моментов
мы наслаждаемся и принимаем как должное сегодняшний день. Дизельный двигатель является продуктом
Индустриальная революция.

Рудольф Дизель вырос во Франции, но переехал в Англию во время
Франко-прусская война. Когда война закончилась, он вернулся в Европу, чтобы учиться
разработка двигателя в Германии. За это время наиболее заметными изобретениями
вращался вокруг пара. Однако паровые машины, работавшие на угле, были весьма
неэффективны и стоили очень дорого. Крупные компании могли себе их позволить,
в то время как малый бизнес боролся за конкуренцию.

Дизелю пришло в голову попытаться создать более эффективную
и доступный движок, позволяющий малым предприятиям конкурировать с крупными
отрасли. Он был настроен помогать «малышам», предпринимателям и
самостоятельные мастера.

Дизель несколько лет работал над дизайном и придумал
со многими тепловыми двигателями, включая двигатель внутреннего сгорания,
двигатель на солнечной энергии и двигатель, который теоретически мог бы вращать 75 процентов своей
тепло в мощность.

Дизель решил доказать теорию о том, что он может построить
двигатель, который был эффективен на 75 процентов, но так и не смог этого сделать. Он сделал,
однако спроектировать двигатель с КПД около 25 процентов, что было
по-прежнему огромным усовершенствованием паровой машины, эффективность которой составляла всего
около 10 процентов. В 1898, он получил патент США на внутреннюю
двигатель внутреннего сгорания.

В то время как Дизель намеревался помочь малому бизнесу, его изобретение
был с энтузиазмом принят крупными промышленными предприятиями. В конце
19 -го века он стал миллионером. К сожалению, плохо
инвестиции оставили бы его по уши в долгах в конце жизни.

Рудольф Дизель исчезает

В 1913 году Дизель исчез с океанского парохода, когда он был
направился в Лондон, чтобы поговорить с британским флотом об установке его двигателя на
свои подводные лодки. Никто точно не знает, что произошло. Некоторые люди предполагают
что он прыгнул за борт, покончив с собой из-за больших долгов и бедных
здоровье. Другие предполагают, что, возможно, его бросили.

Хотя некоторые считают, что о Дизеле «позаботились», потому что
некоторые страны не хотели, чтобы его патенты были переданы британскому правительству.
Другие предполагают, что угольные магнаты опасались, что пар станет неактуальным, и
паровые двигатели в значительной степени полагались на уголь. Некоторые утверждают, что он был убит
«большие нефтяные тресты», поскольку он выступал за использование растительного масла в качестве топлива
источник. Другая теория, которая какое-то время циркулировала в газетах, заключалась в том, что он
был убит немецкими шпионами, чтобы помешать ему поделиться информацией о
их проекты подводных лодок.

Наследие Дизеля

К сожалению, Дизель не дожил до полного раскрытия потенциала
своего изобретения. Корабли начали использовать дизельные двигатели после Второй мировой войны, грузовики
и автомобили в 1920-х годах, и поезда в 1930-х годах — и они продолжают делать
так по сей день. Дизельные двигатели также используются для питания гидроэлектростанций, электростанций.
трубопроводы, заводы и многое другое! Современные дизельные двигатели усовершенствованы
версии его первоначальной концепции.

Теперь есть даже дизельный двигатель
энтузиастов, таких как высококвалифицированные механики из Gem State Diesel & Turbo Repair. За
те, кто находится в районе Меридиана, штат Айдахо, мы можем позаботиться о вашем дизельном обслуживании
и потребности в ремонте.