Первый автомобиль на дизеле
История создания дизельного двигателя.
Спасибо Андрею за любопытную статью!
История дизельного двигателя началась с истории его изобретателя.
Теодор Дизель, немецкий иммигрант, владел в Париже небольшой мастерской. Но в 1870 году вместе с женой и 12-летним сыном Рудольфом уехал из занятой немецкими войсками столицы Франции в Лондон: через полвека искатели сенсаций сочтут это весьма многозначительным фактом. В 1871 году Дизели поселились в немецком городе Аугсбурге, а еще через девять лет Рудольф с отличием окончил Высшую политехническую школу в Мюнхене, получил степень доктора и на полгода отправился практиковаться на машиностроительную фабрику братьев Зульцер в Швейцарию.
А вскоре мюнхенский профессор Карл фон Линде, очарованный прилежным и схватывающим все на лету молодым человеком, предложил ему место директора филиала своей фирмы в Париже. Именно профессор, изобретатель «холодильника Линде», заинтересовал Дизеля проблемами тепловых двигателей — паровых и только-только появившихся благодаря изобретениям еще одного немца, Николауса Августа Отто, моторов внутреннего сгорания.
За десять лет Дизель создал сотни чертежей и расчетов двигателя абсорбционного типа, работавшего на аммиаке (как в домашних холодильниках недавнего прошлого). Фантазия молодого инженера не знала границ — от миниатюрных моторчиков для швейных машин и прялок до гигантских стационарных агрегатов, использующих к тому же солнечную энергию! И все же цель ускользала — Дизелю никак не удавалось создать, хотя бы на бумаге, эффективный двигатель, чей КПД оказался бы выше 10-12 процентов и превзошел паровую машину.
Свет в конце тоннеля забрезжил в 1890 году. Рудольф оставил фон Линде, переехал в Берлин и… заменил аммиак сильно нагретым сжатым воздухом. «Не могу сказать, — писал позже изобретатель, — когда именно возникла у меня эта мысль. В неустанной погоне за целью, в итоге бесконечных расчетов родилась наконец идея, наполнившая меня огромной радостью, — 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».
28 февраля 1892 года Дизель подал заявку на изобретение «нового рационального теплового двигателя», а 23 февраля следующего, 1893 года получил немецкий патент № 67207 на «Рабочий процесс и способ конструирования двигателя внутреннего сгорания для машин».
«Моя идея, — писал он семье в Мюнхен, — настолько опережает все, что создано в данной области до сих пор, что можно смело сказать — я первый в этом новом и наиважнейшем разделе техники на нашем маленьком земном шарике! Я иду впереди лучших умов человечества по обе стороны океана!»
Все изложенные в этих патентах и брошюре предложения Рудольфа Дизеля сводились в основном к тому, чтобы при работе двигателя температура в рабочем цилиндре, необходимая для сжигания топлива (жидкого, газообразного или пылевидного), создавалась не в процессе горения топлива, а еще раньше — в результате адиабатного (без теплообмена с окружающей средой) сжатия в цилиндре до высокого давления заряда чистого воздуха (а не смеси его с топливом, как в двигателе Н. Отто).
Сжатие именно чистого воздуха, а не горючей смеси давало возможность предотвратить преждевременные вспышки наиболее легких фракций топлива, что обычно происходило при повышении степени сжатия в уже существовавших тогда типах двигателей и мешало дальнейшему повышению их КПД. Причем наивысшая температура должна была по замыслу Дизеля создаваться также в этом процессе адиабатного сжатия заряда чистого воздуха, а не при сгорании топлива.
Топливо же в этот воздух, разогретый до температуры, значительно превышающей температуру самовоспламенения горючего вещества, находящегося в твердом, жидком или газообразном состоянии, должно было подаваться постепенно, малыми дозами с такой закономерностью, чтобы процесс сгорания и расширения газов во время горения почти не отличался от изотермического.
Увы, первый экспериментальный двигатель — махина весом в 4,5 тонны оснащена была трехметровым маховиком — взорвался, чудом не убив никого из рабочих и инженеров аугсбургской фабрики. Но уже через пять месяцев, в январе 1895 года, двигатель Дизеля работал целую минуту и при 88 оборотах развил 13,2 л. с.
Однако из-за сильного перегрева мотора прогорал поршень и ломались клапанные пружины. Тогда Дизель решил, что виноват во всем жидкий бензин, и стал использовать в качестве топлива его пары. Цилиндр снабдили водяной рубашкой, а в головку вмонтировали свечу зажигания, отказавшись от краеугольного камня открытия Дизеля — принципа «самовоспламенения от сжатия».
Для второго образца в качестве топлива выбрали керосин, это дало результат – во время испытаний в 1894 году он работал без нагрузки. Опираясь на данные, полученные во время опытов, ученый создает третий образец, в котором учтены ошибки первых двух. Этот вариант был сырым макетом современного дизельного двигателя, в нем использовался сжатый воздух для подачи топлива в цилиндры и распыления. Третья модель во время испытаний 1 мая 1895 года проработала 30 минут, а впоследствии были проведены тесты с различными нагрузками.
Полгода продолжались испытания. И не дали ничего, кроме убеждения, что исследования зашли в тупик.
Консорциуму ошибка Дизеля обошлась в 30 тысяч марок, но Рудольф сумел убедить представителей консорциума в близком успехе. И в конце 1895 года мотор «с воспламенением от сжатия системы Дизеля» работал без перерыва 17 суток. А еще через два года новый двигатель можно было без опаски показывать широкой публике. Агрегат высотой в три метра развивал 172 об/мин и при диаметре единственного цилиндра 250 мм и ходе поршня 400 мм «выдавал» от 17,8 до 19,8 л. с., расходуя 258 г нефти на 1 л. с. в час. При этом термический КПД составлял 26,2 процента — вдвое выше, чем у паровой машины. Заводы очень быстро начали разбирать лицензии на производство таких двигателей.
Сбылись мечты сына скромного парижского ремесленника. Он — на вершине мира! Он крутит этот «маленький земной шарик», как захочет! И деньги не главное — Рудольф легко тратит 900 тысяч марок на строительство роскошного особняка, одно содержание которого обойдется ему в 90 тысяч в год. Но самое поразительное — еще ни один мотор «системы Дизеля» к тому времени даже не был продан!
Первые выпущенные двигатели оказались недееспособными из-за заводских просчетов. Изготовитель не задумались, что создание двигателя требовало высокой точности в изготовлении деталей и использовании жаропрочных материалов. Это было слишком дорого для заводов, поэтому вскоре в адрес Дизеля понеслась жесткая критика. Его обвиняли в надувательстве, потому что предприятия хотели наладить массовое производство агрегатов, но из-за больших затрат они могли позволить себе лишь мелкосерийные партии. К их возмущениям присоединяются владельцы угольных шахт и прочие завистники. Од такой критики фабрика в Аугсбурге, что принадлежавшая Дизелю, стала банкротом. А Рудольф отправился в Париж, где получил за свой мотор… Гран-при Всемирной выставки!
Поразительно везло этому человеку. Подлечив пошатнувшееся здоровье в психиатрической клинике в Нойвиттельсбахе, Дизель решил поправить и банковский счет, вспомнив, наконец, о своем инженерном таланте. И через несколько месяцев военное ведомство кайзеровской Германии с восторгом ухватилось за новый проект Дизеля — многоцилиндровый судовой двигатель для строящегося броненосца «Принцрегент Луитпольд».
Смерть Рудольфа Дизеля так и осталась загадкой. Это случилось 29 сентября 1913 года на лайнере «Дрезден». Корабль выехал из гавани Антверпена, это был первый корабль с дизельным двигателем, после ужина в 23 часа ученый отправился спать в свою каюту. На следующий день утром в ней никого не было, Дизель исчез с судна. Его тело было найдено через 10 дней. Его сын прибыл в Бельгию на опознание вещей, он подтвердил, что они принадлежали Рудольфу. Есть множество предположений о причине гибели ученого: одни говорили, что это самоубийство на фоне банкротства ( так как в наследство семье осталось всего 20 тыс. марок), другие заявляли, что это несчастный случай, третьи были уверены в том, что его убили немецкие солдаты, чтобы не допустить утечки секретной информации.
Производство и продажу дизельных двигателей купил Альфред Нобель, который наладил эту работу в России. В 1898 году Эммануил Нобель сделал производство дизельных моторов на заводе в Петербурге. В этом же году был создан первый в мире двигатель с внутренним смесеобразованием. И уже через год заработал первый дизельный двигатель. Всего в 1899 году их было выпущено 7 штук мощностью 30 и 40 л.
В начале XX века инженер Роберт Бош улучшил встроенный топливный насос и создал его многосекционным. Дизель стал очень популярен как силовое устройство для вспомогательного и общественного транспорта, но все же двигатели с электрическим зажиганием для пассажирских и грузовых машин покупались лучше. А дальше известность дизеля начинает возрастать как из-за экономичности и долговечности, так и из-за уменьшенной токсичности выбросов в атмосферу.
Новейшая история дизельного двигателя возникла в 1997 г. Более 10 лет назад компания Bosch впервые представила на рынке свою систему Common Rail для легковых машин. Alfa Romeo 156 JTD и Mercedes-Benz 220 CDI были первыми машинами, которые оборудовали данной системой.
Легковой дизель: кто был первым?
Mercedes-Benz 260D официально считается первым в мире серийным легковым автомобилем с дизельным двигателем. Но был ли он по-настоящему первым?
Еще в 1892 году немецкий инженер Рудольф Дизель получил официальный патент на «двигатель с зажиганием от сжатия»: если в бензиновых моторах смесь поджигает электрическая искра, то в двигателе Дизеля воздух, разогревающийся от предварительного сжатия до 700– 800°С, сам воспламеняет горючее, впрыскиваемое через форсунку.
Спустя несколько лет идея воплотилась в металле. Однако первый дизельный двигатель получился слишком большого размера и потому мог использоваться только как стационарный или судовой. Но идея приспособить свое изобретение для автомобиля Рудольфа Дизеля не оставляла: в 1909-м он проектирует экспериментальный дизель, который устанавливают на грузовик. Увы, его испытания не имеют успеха! Тем не менее незадолго до своей загадочной гибели в 1913 году инженер писал: «Автомобильный двигатель скоро появится, и тогда я буду считать работу моей жизни законченной».
Один из первых экземпляров так называемой нулевой серии, базировавшийся на шасси Mercedes-Benz 200
Однако такой компактный мотор появился отнюдь не скоро. Только через десять лет, в 1923-м, с конвейера завода в Манхайме сошел Benz 5К3 — первый в мире дизельный грузовик, оснащенный 4-цилиндровым мотором, развивавшим от 45 до 50 л.с. при 1000 об/мин. Этот дизельный двигатель был снабжен предварительной камерой, позволявшей плавно увеличивать давление газов, образующихся при сгорании топлива, что снижало уровень детонации. А еще через тринадцать лет, 21 февраля 1936 года, на Берлинском автомобильном салоне состоялся дебют первого в мире серийного легкового дизельного автомобиля Mercedes-Benz 260D.
Счет на пфенниги
Эксперименты с дизелями для легковых автомобилей штутгартский концерн начал еще осенью 1933-го. Тогда силовым агрегатом объемом 3818 см3 и мощностью 80 л.с. оснастили модель Mannheim. Но вибрация мотора, особенно на ходу, была настолько сильна, что использовать автомобиль для перевозки пассажиров оказалось невозможно. К тому же после значительного пробега по той же причине в раме Mannheim обнаружились трещины. Только после напряженных исследований и практических испытаний удалось создать мотор меньшего литража и с приемлемым уровнем вибрации при работе.
Новый Mercedes-Benz с дизелем базировался на шасси модели 200 и получил обозначение Mercedes-Benz 260D. На нем стоял 4-цилиндровый дизель рабочим объемом 2545 см3 (отсюда и обозначение 260) c предкамерой, развивавший 45 л.с. при 3000 об/мин. Двигатель оснастили впрысковой системой фирмы Bosch, которая к 1935 году уже располагала большим опытом конструирования впрысковых насосов для дизелей. Работать в этом направлении компания Bosch начала еще в 20-е годы.
Первоначально этот автомобиль оснастили 6-местным кузовом ландо. Первую партию из 13 экземпляров собрали еще в 1935-м, а на следующий год сделали еще 55 машин — все они использовались в такси и в свободную продажу не поступали.
Вариант с кузовом лимузин, как немцы называют седан, в модельном ряду 260D был одним из самых дешевых и стоил 6800 рейхс- марок. Его бензиновый аналог Mercedes-Benz 230 (кстати, на последнем в фильме ездил Штирлиц) продавали за 5875
Главным достоинством новой модели стала экономичность. Средний расход горючего у 260D составил чуть больше 9 л на 100 км, в то время как его бензиновый аналог потреблял при таком же пробеге 13 л. Если учесть, что в 1936 году дизельное топливо стоило в Германии 17 пфеннигов, а бензин — более чем вдвое дороже, то понятно, почему немецкие таксопарки, считавшие каждый пфенниг, поспешили сменить бензиновую технику на «солярочную». Этот немаловажный факт перекрывал даже то, что машинка еле-еле набирала скорость 95 км/ч, а на крутых подъемах вынуждала водителя переходить на низшую передачу.
Шум времени
Право первенства концерна Daimler-Benz на серийный дизельный легковой автомобиль могут оспорить только две фирмы — немецкая Hanomag и французская Citroёn.
Первая в 1936 году одновременно с Mercedes-Benz 260D на том же самом Берлинском автосалоне показала легковую модель Hanomag Rekord Diesel Typ D 19 с 4-цилиндровым дизелем объемом 1910 см3 и мощностью 35 л.с. при 3500 об/мин, но ее серийное производство началось только в 1937-м — уже после того, как была выпущена первая партия таксомоторов Mercedes-Benz 260D.
Французы начали работать над этой темой еще раньше: в 1932 году Андрэ Ситроен привлек к сотрудничеству инженера Гарри Рикардо, который изобрел камеру сгорания Comet, успешно внедренную на дизельных двигателях лондонских автобусов. На основе своего изобретения в 1933-м Рикардо представил и первые легковые дизеля, из которых один был 6-цилиндровым с рабочим объемом 4578 см3.
Дизель Mercedes-Benz 260D в заводских документах обозначался OM138. Все его навесное оборудование выпускала фирма Bosch: это касалось не только топливной системы с насосом высокого давления, форсунок и калильных свечей, но и электрооборудования, которое на 260-й модели оставалось шестивольтовым
27 ноября 1934 года модель Citroёn Rosalie DI утвердили к пробному производству. Правда, на ней уже стоял более экономичный 4-цилиндровый мотор мощностью 40 л.с. На Парижском автосалоне в октябре 1936-го дизельную модель официально представили публике, но финансовые трудности уже на следующий год заставили компанию продать всю партию из сотни Rosalie DI, которые были выпущены не как серийные, а как опытные и предназначались исключительно для испытаний.
Но самый первый легковой автомобиль с дизелем, о котором мало кто знает, появился намного раньше: еще в 1927 году фирма Bosch провела секретные испытания лимузина Stoewer c 4-цилиндровым мотором. Автомобиль с экспериментальной системой дизельного впрыска Bosch проехал 40 000 км, но дальше технических изысканий дело тогда не пошло, да и расход топлива в те времена волновал автомобилистов намного меньше, чем «детские болезни» тогдашних дизелей: высокий уровень шума, вибрация и недостаточная тяговитость.
Особое внимание
Таким образом, Daimler-Benz оказался в авангарде дизелестроения. Через год после сенсационной презентации на Берлинском автосалоне фирма представила Mercedes-Benz 260D улучшенной комплектации, базировавшийся на шасси новой, 230-й модели, сменившей 200-ю.
Для таксистов 260D (здесь в варианте пульман-лимузин) стал экономичной рабочей лошадкой, расходовавшей всего 9 л солярки на 100 км
В частности, машина получила новый топливный бак, вмещавший 50 л горючего вместо прежних 38. А важнейшее конструктивное изменение датируется началом 1938 года — тогда мотор этой модели оснастили заранее подогреваемыми калильными свечами, что существенно облегчило запуск в холодную погоду. О нагреве свечей сигнализировала особая лампочка на приборной панели.
Основным типом кузова по-прежнему оставалось ландо, предназначавшееся для работы в такси, — эту модель обозначили словом Droschken. Ее салон разделялся поперек стеклянной перегородкой, а крыша над задними пассажирами могла убираться. Шоферское отделение из соображений практичности обивали кожей, чтобы меньше были заметны пятна от масла и солярки, а пассажирский салон — тканью. Справа от приборного щитка располагался большой таксометр.
Модельный ряд разбавили модификации с кузовом лимузин (так немцы называют седан) и на укороченном шасси — кабриолет D. Всего у 260D было девять вариантов кузовов! На длинном же шасси кроме ландо делали еще пульман-лимузин (с поперечной перегородкой в салоне), комбинацион-лимузин, туренваген, кабриолет B… Скоро на дизельные «Мерседесы» обратили внимание ведомства более серьезные, чем таксопарки. Дизельные легковые машины прижились в гаражах СС и гестапо, а также вермахта и военно-морского флота. В последнем, понятное дело, с соляркой проблем не было никогда!
Достойное место
Массовое производство обновленного Mercedes-Benz 260D с индексом шасси W138 началось в 1938 году. А то, что выпустили до этого, принято обозначать словом Nullserie, означающим «нулевая серия». Тогда же немцы снабдили 3-ступенчатую коробку этой модели синхронизаторами высших передач.
В стандартное оборудование всех Mercedes-Benz 260D в варианте такси входил таксометр, располагавшийся справа от приборного щитка
До 1940 года с конвейера сошли 1967 экземпляров 260D — в 15 раз меньше, чем бензиновых Mercedes-Benz. Но эта машина навсегда останется в истории, ведь именно с нее началась дизельная эпоха легкового автомобилестроения.
А ведь когда Mercedes-Benz 260D только появился, мало кто верил в успех дизельной легковушки. Но время расставило все по своим местам, и сейчас в мире каждый второй легковой автомобиль оснащается двигателем, работающим на солярке.
А один из лимузинов модели 260D по праву занимает свое место в экспозиции музея концерна Daimler.
Підпишіться на наш Telegram-канал або читайте нас в Google News, щоб нічого не пропустити.
Первый автомобиль на дизеле
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.