Когда изобрели дизельный двигатель

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.

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.

Источник

История создания дизельного двигателя. Часть первая. Рудольф Дизель: великий изобретатель, великий мошенник

23 декабря 2017 Категория: Полезная информация.

Начало XIX века ознаменовалось постепенным упадком паровых машин. На смену устаревшей технологии пришли эффективные и повсеместно распространенные дизельные ДВС. Отцом технологии, которая разделила мир автомобилестроения на «до» и «после», считается Рудольф Дизель.

Как все начиналось

Мальчик родился в семье ремесленников в Париже в 1858 году. Родители его эмигрировали из Германии в Париж, а когда Рудольфу исполнилось 12, с началом войны эмигрировали вновь, в Англию. Мальчика же отослали обратно в Айсбург, за его воспитание взялся родственник, профессор математики К. Барникель. Спустя несколько лет юный Дизель блестяще окончил высшую политехническую школу и отправился в Швейцарию, работать в качестве практиканта на машиностроительной фабрике братьев Зульцер.

Вскоре юноша возвращается в Париж – на должность управляющего в компании профессора Карла фон Линде, создателя одноименного холодильника. С этого момента начинается исследовательский поиск Дизеля по созданию нового двигателя, который придет на замену паровому: сотни чертежей, десятилетний научный поиск.

В 1890 году Рудольф переезжает в Берлин и работает самостоятельно, без поддержки фон Линде. Тут его осеняет и он пробует заменить аммиак нагретым и сжатым воздухом. Позднее он напишет: «В итоге бесконечных расчетов родилась наконец идея… нужно вместо аммиака взять сжатый горячий воздух, впрыснуть в него распыленное топливо и одновременно со сгоранием расширить его так, чтобы возможно больше тепла использовать для полезной работы».

Спустя три года, в 1893 году, Дизель получает патент на изобретение своего революционного двигателя. Определенно Рудольф был тщеславен, ведь свое изобретение в письмах он описывал так: «Моя идея настолько опережает все, что создано в этой области до сих пор, что можно смело сказать я иду впереди лучших умов человечества по обе стороны океана!».

Взлет и падение

Однако первые попытки воплощения идеи не были безоблачными. Эксперты нещадно критиковали Дизеля, уверяя, что его планы «абсолютно неосуществимы». Первый 4,5-тонный двигатель взорвался прямо на заводе в Аусбурге. Но упорство инженеров делало свое дело, и уже в начале 1895 года революционный мотор работал, развивая целых 13 л.с. Однако спустя минуту напряженной работы, устройство перегревалось и выходило из строя.

Читайте также:  Как проверить ремонт автомобиля

Устранить все выявленные ошибки удалось лишь к 1895 году, когда завод потерял баснословную сумму в 30 тыс. марок на исследования. Зато новая версия мотора «системы Дизеля» выдавала до 20 л.с. мощности, имела внушительную трехметровую высоту и без стеснения демонстрировалась общественности – еще бы, ведь КПД изобретения вдвое превышал КПД морально устаревшей паровой установки.

В 1898 году мотор представили на выставке паровых машин в Мюнхене, что послужило началом триума и обогащения Дизеля. Крупнейшие компании и заводы в Круппе и Аугсбурге, фабрики братьев Зульцер в Швейцарии и братьев Карельс в Бельгии, фирмы «Дойц» в Германии, и «Мирлз Уотсон Яриан» в Англии – все хотели патенты, и не скупились в цене.


Рудольф стал миллионером и ударился в новые прожекты: забросив исследования своего изобретения, 40-летний инженер скупал компании вкупе с нефтеносными участками, финансировал лотереи и основывал производства, строил шикарные особняки. Примечательно, что в это время еще ни один (!) двигатель системы Дизеля не был фактически продан.

Скандал грянул, когда первые покупатели получили свои детали моторов: из-за ошибок в расчетах, устройства не запускались или ломались тут же, при запуске! В то время заводы не уделяли должного внимания ювелирной точности в подгонке деталей и подбору материалов – а ведь они для двигателя должны быть устойчивы к высоким температурам.

Со всех сторон в адрес Дизеля посыпались обвинения в мошенничестве, многие контракты были приостановлены, и вскоре его фабрика в Аугсбурге обанкротилась.

Новые надежды

Что делает Рудольф Дизель, наблюдая, как рушится его построенный на громких обещаниях мир, полный изысканных удовольствий и всемирного признания? Едет в Париж, где получает Гран-при Всемирной выставки как выдающийся инженер. А затем отправляется в психиатрическую клинику в Нойвиттельсбах – восстановить нервы.

И возвращается спустя несколько месяцев в мир больших денег по контрактам, предложив военному ведомству в Германии судовой мотор с множеством цилиндров для строящегося броненосца. Дальше – все как было: приглашения и контракты, патенты и заявки, миллионные контракты в Германии, Франции, Англии, Италии и США.

Загадки и ответы

Все оборвалось внезапно и трагически: 29 сентября 1913 года Дизель садится на пароход «Дрезден», первое судно двигателем по его же системе, в порту Бельгии. Ему предстоит приятный путь: Английский королевский автомобильный клуб пригласил инженера принять почетное членство. Рудольф активно шутит, читает часть заготовленной речи на ужине за капитанским столиком, затем поднимается к себе в каюту…И таинственным образом исчезает. Более того – даже в списке пассажиров злополучного судна не значится.

Более того – после странной гибели Рудольфа обнаружились документы, которые поставили вопрос истинного авторства «системы Дизеля» вообще! В частности, по документам выходило, что Рудольф выплатил еще в далеком 1989 году компенсацию в 20 тыс. марок Э. Капотайну, Ю. Заонляйну и О. Келлеру, потому что данные немецкие инженеры обратились в суд с иском о нарушении их патентов… «принципов конструкции двс с автоматическим воспламенением». Кроме того, намного раньше Дизеля, в 1855-1890 гг. англичанин Х.Э. Стюарт получал патенты на модернизацию мотора с системой впрыска, работающего на бензине.

Тем не менее, в историю в качестве создателя первого дизельного двигателя вошел именно Рудольф Дизель – один и по сей день считают его блестящим ученым, другие – тщеславным шарлатаном, а истина, видимо, где-то посередине.

О том, как развивалась история производства дизельных двигателей после 1898 года, читайте здесь.

Источник

Кто изобрел дизельный двигатель? Дизель!

Рудольф Кристиан Карл Дизель родился 18 марта 1858 года. Идея создания высокоэкономичного теплового двигателя возникла у Дизеля, когда он работал в качестве младшего инженера в огромном концерне по производству холодильного оборудования Линде.

Патент

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.

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
Фото: 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%.

Читайте также:  Инструмент для обмотки двигателей

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.
Фото: 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.
Фото: 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
Фото: 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.

Источник

История дизельного двигателя

В 1890 году Рудольф Дизель развил теорию «экономичного термического двигателя», который благодаря сильному сжатию в цилиндрах значительно улучшает свою эффективность. Интересно, что в написанной им книге в качестве идеального топлива предлагалась каменноугольная пыль.

Эксперименты же показали невозможность использования угольной пыли в качестве топлива — прежде всего из-за высоких абразивных свойств как самой пыли, так и золы, получающейся при сгорании; а также большие проблемы с подачей пыли в цилиндры.

Зато была открыта дорога к использованию в качестве топлива тяжелых нефтяных фракций.

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.

Первый официально засвидетельствованный запуск двигателя с «компрессионным зажиганием» был осуществлён французским изобретателем Рудольфом Дизелем в 1897 году.

Разработку по достоинству оценили в тяжёлой промышленности и производстве грузового автотранспорта, где отмечали её непревзойдённую экономичность, а также высокий крутящий момент, что на тот момент и требовалось в сфере грузоперевозок.

Схема работы двухтактного дизельного двигателя

Мало кто знает, что принцип дизельного двигателя Рудольф Дизель позаимствовал от обычной зажигалки, используемой в то время. Принцип состоял в том, что в специальную емкость вставлялся фитиль и интенсивными движениями специального поршня поджигался.

Происходило это от того, что сжимаемый воздух нагревался до определенной температуры. Дизель просто добавил к этому форсунки и топливную аппаратуру.

Дизель смог убедить, в эффективности нового двигателя, Генриха фон Бенса, главу будущей компании MAN в Аугсбурге стать его новым спонсором.

Двухтактный дизельный двигатель впервые увидел свет практически одновременно с четырехтактным, созданным в том же году.

В 1895 году появился первый опытный образец, а уже в 1898 году первый дизельный двигатель заработал на спичечной фабрике в Германии и с этого момента на него возник большой спрос.

Эффективность и экономичность двигателя Дизеля заключалась в том, что он мог работать практически на любом топливе. Эксперименты и испытания привели к тому, что в качестве топлива, в то время, стали использовать керосин, кстати, очень распространенный в те годы.

Современные дизельные двигатели работают на топливе содержащем гораздо меньше серы и называемом дизельным.

Принцип действия дизельного двигателя

Как работает дизельный двигатель и, самое главное, как происходит воспламенение топлива в камере сгорания, если у агрегата данного типа нет свечей зажигания?

Сперва воздух поступает в цилиндры.

Читайте также:  Двигатель с нулевым трением

В конце такта сжатия, когда поршень почти достиг верхней мертвой точки, температура воздуха в камере сгорания достигает высоких значений (порядка 700-800 градусов) и затем в цилиндры впрыскивается дизельное топливо, которое воспламеняется самостоятельно, без искрового зажигания. Тем не менее, свечи в дизельном агрегате все-таки есть, но то – свечи накаливания, а не зажигания, которые нагревают камеру сгорания для облегчения запуска двигателя в холодное время.

Сам процесс воспламенения топлива всегда сопровождается высокими уровнем вибраций и шума, поэтому двигатели дизельного типа являются более шумными в сравнении с бензиновыми собратьями.

Подобный принцип работы дизеля позволяет использовать более доступные и дешевые (до недавнего времени ) виды топлива, снижая уровень затрат на его обслуживание и заправку.

Дизели могут иметь как 2, так и 4 рабочих такта (впуск, сжатие, рабочий ход и выпуск). Большинство автомобилей оснащено 4-х тактовыми дизельными двигателями.

Схема работы четырёхтактного дизельного двигателя

Сравнение двух типов двигателей.

Бензиновый и дизельный двигатели – два наиболее часто используемых двигателя внутреннего сгорания. Несмотря на то, что их принципы работы схожи, эти двигатели имеют ряд интересных отличий и у каждого есть свои преимущества.

Источник

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:

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.

Источник

Ответы на популярные вопросы