Наука и дизельный двигатель

Содержание
  1. Дизельный двигатель: устройство, принцип работы, преимущества
  2. Дизельный двигатель
  3. Принцип действия дизельного двигателя
  4. Типы дизельных двигателей
  5. Топливная система в дизельном двигателе
  6. Топливный насос
  7. Топливный фильтр
  8. Форсунки
  9. Холодный пуск и турбонаддув дизельного двигателя
  10. Рудольф Дизель: инженер, создавший дизельный двигатель
  11. Из биографии
  12. Как Рудольф создал дизельный двигатель
  13. Отношения с государством
  14. Окончание жизни
  15. Роль изобретения Дизеля для современного мира
  16. Artel295 › Блог › Забавная, но познавательная статья про дизельные двигатели)))
  17. Toyota Carina ТурбоТрактор › Бортжурнал › История создания дизельного двигателя.
  18. KadetVital32 › Блог › ДИЗЕЛЬНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ — ПРИНЦИП РАБОТЫ.
  19. Дизельный двигатель: устройство, принцип работы
  20. История создания дизельного двигателя
  21. История создания
  22. Устройство системы дизельного двигателя
  23. Принцип работы дизельного мотора
  24. Порядок работы дизельной системы:
  25. Дополнительные компоненты двигателя
  26. Принцип работы турбины
  27. Турбонаддув, он же турбонагнетатель состоит из:
  28. Цикл работы турбонаддува:
  29. Интеркулер и форсунка
  30. Вывод
  31. Видео
  32. Сообщества › Diesel Power (Дизельные ДВС) › Блог › Преимущества и недостатки дизельных ДВС.
  33. 11 заблуждений россиян про дизельные автомобили
  34. Дизельные автомобили отличают сильные шум и вибрация. Правда на 25%
  35. Плохой пуск и плохая работа при низких температурах. Правда на 20%
  36. Дизель позволяет сэкономить. Справедливо на 50%
  37. У дизельных двигателей большой крутящий момент. Справедливо
  38. Дизельные двигатели больше вредят окружающей среде. Правда на 30%
  39. Особенности дизельного двигателя, плюсы и недостатки
  40. Конструкция
  41. Пути развития
  42. Важность комплектации турбинами
  43. Преимущества и недостатки
  44. Стоит ли покупать
  45. Мифы и заблуждения
  46. Симптомы и причины неисправностей
  47. Правильная эксплуатация
  48. masterok
  49. Мастерок.жж.рф
  50. Хочу все знать
  51. Правда о том как Рудольф Дизель «изобрел» дизель
  52. #1 Zor
  53. Наука и дизельный двигатель
  54. Семиконечная «Звезда»: показан уникальный российский дизельный двигатель для кораблей
  55. Виток спирали эволюции: будущее автомобильных двигателей
  56. Аккумулятор, домашняя проводка и. образ жизни
  57. Не спеши ты их хоронить
  58. HEV, PHEV, MHEV и другие
  59. Ванкель strikes back!
  60. В борьбе за каждый процент экономии
  61. На разные случаи жизни
  62. Тот самый виток спирали
  63. Доклад Дизельный двигательпо физике 8 класс
  64. Дизельный двигатель
  65. Популярные темы сообщений
  66. Дизельный двигатель с топливной системой Common Rail. Выбор ВМС США
  67. Система впрыска топлива Common Rail
  68. Принцип действия
  69. Топливные насосы высокого давления
  70. Форсунки
  71. ТЕХНОЛОГИИ, ИНЖИНИРИНГ, ИННОВАЦИИ
  72. Измеритель диаметра, измеритель эксцентриситета, автоматизация, ГИС, моделирование, разработка программного обеспечения и электроники, БИМ
  73. Современные двигатели внутреннего сгорания: новые модели и инновации от лидеров индустрии автомобилестроения
  74. Дизель-генераторы от компании «Азимут»: особенности, модельный ряд и цены
  75. О компании «Азимут»
  76. Отличительные черты генераторов российского производства» «Азимут»
  77. Модельный ряд
  78. Цены на электростанции
  79. Подводные лодки с единым дизельным двигателем
  80. Регенеративный двигатель
  81. На собственном кислороде
  82. Подводные лодки с дизельным двигателем в строю
  83. Эпилог
  84. 5 очень надёжных 2,0-литровых дизельных двигателей
  85. 2.0 JTDm / CDTI / TTiD4 / Ecotec Diesel B / Multijet
  86. 2.0 TDCi / HDi
  87. 2.0 TDI (EA189)
  88. 2.0 dCi (M9R)
  89. 2.0 D-4D (1CD-FTV)
  90. История дизельного двигателя
  91. Принцип действия дизельного двигателя
  92. Брат средневековой пушки: начало истории автомобильных двигателей
  93. Мушкеты, скороварки и светильники
  94. Эпоха первых патентов
  95. Борьба конструкций
  96. Не Отто единым
  97. Без чего не обойтись
  98. Кто изобрел дизельный двигатель? Дизель!
  99. Патент
  100. Двигатель
  101. Зенит
  102. Закат
  103. Солидаризм
  104. Конец
  105. Области применения дизельных двигателей
  106. Использование дизельных двигателей
  107. Основные параметры
  108. Применение дизельного двигателя
  109. Сравнительные параметры

Дизельный двигатель: устройство, принцип работы, преимущества

Дизельный двигатель

Дизельный двигатель (дизель) представляет собой поршневой ДВС, принцип работы которого основан на самовоспламенении топлива при воздействии горячего сжатого воздуха.

Конструкция дизеля в целом мало чем отличается от бензинового двигателя, за исключением того, что в дизеле отсутствует как таковая система зажигания, поскольку воспламенение топлива происходит по другому принципу. Не от искры, как в бензиновом двигателе, а от высокого давления, с помощью которого сжимается воздух, из-за чего тот сильно разогревается. Высокое давление в камере сгорания накладывает особые требования к изготовлению деталей клапанов, которые предназначены для восприятия более серьезных нагрузок (от 20 до 24 единиц).

Дизельные двигатели применяются не только на грузовых, но и на многих моделях легковых автомобилей. Дизели могут работать на различных типах топлива – на рапсовом и пальмовом масле, на фракционных веществах и на чистой нефти.

Дизельный двигатель

Принцип действия дизельного двигателя

Принцип действия дизеля основан на компрессионном воспламенении топлива, которое попадает в камеру сгорания и смешивается с горячей воздушной массой. Рабочий процесс дизеля зависит исключительно от неоднородности ТВС (топливно-воздушной смеси). Подача ТВС в таком типе двигателя происходит раздельно.

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.

Типы дизельных двигателей

По конструкционным особенностям камер сгорания дизели можно разделить на три типа:

Топливная система в дизельном двигателе

Основой любого двигателя дизельного типа является его топливная система. Основной задачей топливной системы является своевременная подача нужного количества топливной смеси под заданным рабочим давлением.

Топливная система дизельного двигателя

Важными элементами топливной системы в дизельном двигателе являются:

Топливный насос

Насос отвечает за подачу топлива к форсункам по установленным параметрам (в зависимости от числа оборотов, рабочего положения регуляторного рычага и давления турбонаддува). В современных дизельных двигателях могут применяться два типа насосов для топлива – рядные (плунжерные) и распределительные.

Топливный фильтр

Фильтр является важной составляющей частью двигателя дизельного типа. Топливный фильтр подбирается строго в соответствии с типом двигателя. Фильтр предназначен для выделения и удаления из топлива воды, и лишнего воздуха из топливной системы.

Форсунки

Форсунки не менее важные элементы топливной системы в дизеле. Своевременная подача топливной смеси в камеру сгорания возможна только при взаимодействии топливного насоса и форсунок. В дизелях применяются два типа форсунок – с многодырчатым и шрифтовым распределителем. Распределитель форсунок определяет форму факела, обеспечивая более эффективный процесс самовоспламенения.

Холодный пуск и турбонаддув дизельного двигателя

Холодный пуск отвечает за механизм предпускового подогрева. Это обеспечивается за счет электрических нагревательных элементов – свечей накаливания, которыми оснащена камера сгорания. При запуске двигателя свечи накаливания достигают температуры в 900 градусов, подогревая воздушную массу, которая попадает в камеру сгорания. Питание со свечи накаливания снимается через 15 секунд после запуска двигателя. Системы подогрева перед запуском двигателя обеспечивают его безопасный запуск даже при низких атмосферных температурах.

Турбонаддув отвечает за повышение мощности и эффективности работы дизеля. Он обеспечивает подачу большего количества воздуха для более эффективного процесса сгорания топливной смеси и увеличения рабочей мощности двигателя. Для обеспечения нужного давления наддува воздушной смеси во всех рабочих режимах двигателя применяется специальный турбонагнетатель.

Остается только сказать, что споры относительно того, что лучше выбрать рядовому автолюбителю в качестве силовой установки в свой автомобиль, бензин или дизель, не утихают до сих пор. Преимущества и недостатки есть у обоих типов двигателя и выбирать необходимо, исходя из конкретных условий эксплуатации автомобиля.

Источник

Рудольф Дизель: инженер, создавший дизельный двигатель

Полное имя изобретателя — Рудольф Кристиан Карл Дизель. Родился 18 марта 1858 года в Париже. В историю вошел как создатель дизельного двигателя.

Из биографии

Известно, что будущий изобретатель родился в семье немецких эмигрантов Элис и Теодора Дизелей. В семье было три ребенка. Отец Рудольфа организовал свое дело — производство кожгалантереи. Примечательно, что родители Рудольфа к механике не имели никакого отношения, но маленький Рудольф с самого детства приходил в трепет от машин. Ввиду этого сын часто просил маму и папу отвести его в парижский музей, посвященный ремеслам.

Рудольф ДизельВ 1870 году началась война между империей Наполеона III и германскими государствами. Семье Дизелей пришлось покинуть Париж — жителям с немецким происхождением и фамилией делать в столице Франции больше нечего. Частное предприятие отца было реквизировано, семья переехала в Англию. Однако Рудольф не остался жить с родителями в Англии, его отправили на историческую родину в Германию, к дяде (родной брат отца). Кристоф Барникель преподавал математику в ремесленном училище, они с Рудольфом быстро нашли общий язык. Через год Рудольф уже точно знал, кем хочет стать — инженером.

Сначала Рудольф окончил ремесленное училище, где преподавал его дядя, потом индустриальную школу Аугсбурга и, наконец, Королевский баварский политехнический институт.

Как Рудольф создал дизельный двигатель

Однажды Рудольфу пришла в голову неординарная мысль: глядя на пневматическую зажигалку он заметил, что с помощью поршня воздух в трубке сжимался и фитиль зажигался — он догадался, что нужно лишь хорошо сжать воздух и он нагреется, если нагретый воздух соединить с топливом, оно воспламениться. Рудольф начинает усиленно работать над воплощением этой идеи — он покидает компанию Линде, своего институтского преподавателя, где работал директором много лет, и открывает свое дело: в течение некоторого времени он разрабатывает несколько образцов дизельного двигателя.

В 1897 году Дизель представил готовый экземпляр работоспособного мотора: это огромный железный цилиндр, высотой 3 метра, в котором был установлен маховик, двигавший поршень. Мощность силового агрегата составляла 20 л.с., КПД — 30%. По своей эффективности двигателю не было равных: он превосходил по экономичности паровые двигатели в 4 раза.

Первый дизельный двигатель

Первый дизельный двигатель

В начале ХХ века Рудольф начинает разрабатывать двигатели для автомобилей. Однако при уменьшении размеров мотора, пропорционально падала и его надежность. Дизелю не удастся разработать пригодный аппарат, это сделают лишь через 11 лет после смерти Рудольфа.

Отношения с государством

Рудольф ДизельНесмотря на то, что двигатели Дизеля раскупались огромным тиражом и устанавливались на пароходы, травами, на производства, государство не сильно жаловало изобретателя. Виной всему топливо, на котором работал двигатель. Изначально Рудольф хотел применять угольную пыль, однако ввиду ее сильных абразивных свойств детали мотора быстро выходили из строя. Поэтому Рудольфу пришлось обратиться к нефти. Германия была богата углем, а вот нефть приходилось импортировать, это увеличивало затраты.

Окончание жизни

Дизель как бы предчувствовал свою уход: незадолго до трагедии он начал странно себя вести. Показывать сыновьям, где и что лежит, какие документы есть и для чего они нужны. Через время Рудольф вручил своей супруге чемодан и наказал ни в коем случае не открывать его до начала октября. В свое время жена обнаружит там 20 000 марок.

В сентябре 1913 года Дизель отправился с двумя друзьями в Англию по делам на пароходе. После того, как Рудольф ушел ночевать в каюту, его больше никто не видел. Выдвигались версии самоубийства и убийства, некоторые предполагали, что Рудольф инсценировал свое исчезновение сам — пассажира на том пароходе с таким именем не было зарегистрировано. Однако ни одна из версий не имеет точных подтверждений.

Роль изобретения Дизеля для современного мира

Значение изобретения Дизеля для современного мира трудно переоценить. Инструментарий Рудольфа стал основой для создания современных дизельных двигателей. После смерти инженера его двигатели набирали популярность — через десятилетия их уже вовсю устанавливают на грузовые и легковые автомобили, причины просты: экономичность, долговечность, меньше выбросов в атмосферу. Ведущие автомобилестроительные компании мира имеют в своем автопарке модели с дизельными моторами.

Источник

Artel295 › Блог › Забавная, но познавательная статья про дизельные двигатели)))

Язык, конечно, «падонкаффский», но все понятно и легко читается.

Пра дизеля вапще и японские в частности. Апзор.
аффтар: Волосан

Поезжайте в любой автосервис. Да… А я вам говорю — возьмите и поезжайте! И спросите там… Спросите там дизелиста. Вот. Выведут вам или деда старого, что тракторы чинил колхозные (он забодает вас рассказами про коллективизацию и голодомор на Украине в 31-м году), или молодого, который капот подымет и сразу вопросик на засыпочку: «А хде тут свечи-то? Их же пащистить надо». Неее, ну есть еще фирменные центры, минута-бакс, правда тамошние дрессированные обезьяны умеют только агрегаты целиком менять. Старый ТНВД нихто там вам репетировать не будет, закажут новый, заменят и баста! Нету специалистов нормальных по дизелям, нету — не найдете! Што же спрашивается делать владельцам Ландкрузеров-Кукурузеров и прочим Паджеристам? Отвечаю – не ссать! У вас есть Волосан, который щас вам все про дизеля растолкует популярно.

Дизели придумал Дизель. Да мля, не тот Дизель што в кино дерется! А тот который Рудольф, немец. Ага.
Но чо-то они не пошли у него. Немцы-то балбесы были тогда не просекали в теме. Первые промышленно у нас в России стали выпускать дизелюки в начале прошлого века. На заводе братьев Нобель в Питере (щас это Русский Дизель). Судовые, работали на сырой нефти. Вон чего я про это вычитал : «Весной 1910 года Дизель гостил у Нобеля в Петербурге и смог увидеть у него русскую новинку — «самый интересный» дизель-мотор с реверсом Коломенского завода. Он уже не сомневался в том, что механическое дело хорошо развито в России. Больше того, он вынужден был сделать и печальный для себя вывод: «Как жаль, что у себя, в Европе, мы отстаем от вас…» Так то вот. Еслип не Ильич со своей братвой – ездили бы щас все на Руссо-Балтах дизельных, а на фольфцвагены-газенвагены клали бы. Ну да чо уж теперь.

Пендосы дизелей собо не делают, кааак забульбенят бензиновый да на 6-ти горшках, да по палтара литра каждый и рады, что в трубу выхлопную можно бошку просунуть. Мля, с такими обьемами никакой Иракской нефти не хватит дуракам. Пра еврапейские не знаю, не ездил, если кто просветит меня про них – буду рад. Хотя дизеля одинаковые все в принцыпе. У нас тут японские на Колыме. Пра них и речь.

Начнем с тех – какие не надо брать. От 2,5-х литров и меньше — это не дизеля. Закономерность простая – чем больше обьем – тем функциональней, долговечней, ремонтопригодней двигатель. Мелкочленники — это не по-падоночьи. Все эти
Tойотофские 2С, 2СТ, 3СТ, 3С что ставятся на Короллы, Короны, Марки, Эмины-Люсиды, Таунайсы, Литайсы.
Мицубусифские 4D56, 4D68 что на RVRы, старые Паджеры и Делики
Ниссановские LD20, CD17, CD 20

Все они имеют форкамерные алюминивые головки. Чють проморгал температурку – песец. Купляй-меняй головку в лучшем случае, а то и поршенёк прогореть может, и цылиндрик задраться. У вас ведь как в городах ездиют? Мало того что плохо, дёргано так еще и быстро.

Мицубусевские дизеля вообще не очень. Сложные. Громоздкие. Понатыкано в них балансирных валов, да еще и крутятся они отдельным ремешком – порвался, попал под ремень распредвала и здравствуйте поршня с клапанами! Сёдла клапанов вообще гавно. Исключение – 4M40 2,8 литра. Тут, мля, всё по уму. Распредвал на цепи, на поршнях-цилиндрах насечки алмазом, чтобы масло на нагаре не скручивалось оставляя стенки цилиндра незащищенными. Вот ты плюнь в пыль, или лучше поссы теще в муку – какой физический эффект наблюдается? Правильно, и слюни в пыли, и ссаки в муке скручуются в шарики не смачивая поверхность. Так же и масло моторное с сажей, пылью и грязью не смачует трущиеся детали равномерно. А в 4М40 бороздки этому препятствуют. Вот их классно видать на внутренней поверхности цилиндров:

Чо то неслыхал я штоб на европейцах так нарезали. Бывает цылиндр весь задочен, а в зоне насечек (где вся нагрузка кстате) блестит как у кота яйца. Так что будете брать Паджеро – с 4D56 не берите, лучше с 4M40 он и пообьемистей будет — 2800 все веселей чем 2500. Какие же еще надо брать? А и пожалуста — вот они красавцы:
Тойота — 1KZ, 1HZ (Сурф, Прадо, Хайс, Крузер)
Нисан – TD27, TD42 (Террано, Сафари он же Патруль) ах…енные дизиля! Никаково алюминия. Чугунные. Ремней-цепей нет, все на шестернях, обьемные, некапризные. Последний и водчки чутька хапнуть может без гидроудара.
Исудзу – 4JG (Бигхорн он же Труппер) Исудзу вообще славны дизелями. То же чугунные. Их контора держит все Японские грузоперевозки. Единственно, дороговатые насчет расходников. Ну и вышеупомянутый 4М40 их и на Паджеры и на Делики втыкают. Вот про Делику (в Европе Space Gear) замечу отдельно:

Поговорка есть у нас «Нету круче велика, чем Мицубися Делика», типо ломается часто. Это как раз про долбаебов с «агрессивным» стилем вождения. Единственный в своем роде микроавтобус на полностью джиповской основе, с изумительными внедорожными качествами (особенно старые модели). Он по природе своей располагает к спокойной и непренужденной езде хоть по трамвайным рельсам, хоть по болоту, хоть по русскому асфальту. Пох. фсё! Какой там Фальфсваген Транспортер или Форд Транзит? Отсасуют оне смело!

Есть еще особенность у Японческих дизелей. Почти у всех сделан отвод части выхлопных газов с подачей их опять в цылиндры. Штоб значить атмосфэру не загрязнять. Ну бред полный. Фсе равно что собственный пердеж себе же в лехкие отводить, чтоб другим не воняло! Мы это быстро решаем. Берешь банку пива – выпиваешь, из банки вырезаешь заслоночку по форме и аккурат сюды фставляешь:

В плюсах – легкий запуск, динамика и разгон, в минусах – Гринпис, киты и джунгли амазонки.
Карочи. Штоб не ездить к деду-трактористу на СТО – вот вам пару советов:

С Паджерами у нас мало кто заморачивается – нах в него лазить, если контрактный (т.е. откапиталенный в Японии маленькими жолтыми человечками) 4D56 обойдется в штуку баксов. На нем можно ничо не менять, втыкай новый раз в три года и всё. А Команрейловский дизель лучше всего дарить конкурентам – они быстро разоряются и даже иногда могут выпить йад или застрелиться.

Вапще вы же сами понимаете, состояние любой машины напрямую зависит от той прокладки, что находится между рулем и сиденьем. Если у прокладки этой крыша подтекает – никакие советы не помогут. Ушатает што бензин, што дизель.

Ну и все вроде. У каво дизель есть – учить матчасть, а у каво нету — собираться на ближайший автолабаз выбирать себе тачилу.

Источник

Toyota Carina ТурбоТрактор › Бортжурнал › 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.

Источник

KadetVital32 › Блог › ДИЗЕЛЬНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ — ПРИНЦИП РАБОТЫ.

На первый взгляд дизельный двигатель почти не отличается от обычного бензинового — те же цилиндры, поршни, шатуны. Главные и принципиальные отличия заключаются в способе образования и воспламенения топливо-воздушной смеси. В карбюраторных и обычных инжекторных двигателях приготовление смеси происходит не в цилиндре, а во впускном тракте. В бензиновых двигателях с непосредственным впрыском смесь образуется так же как и в дизелях- непосредственно в цилиндре. В бензиновом моторе топливо-воздушная смесь в цилиндре воспламеняется в нужный момент от искрового разряда. В дизеле же топливо воспламеняется не от искры, а вследствие высокой температуры воздуха в цилиндре.
Рабочий процесс в дизеле происходит следущим образом: вначале в цилиндр попадает чистый воздух, который за счет большой степени сжатия (16-24:1) разогревается до 700-900°С. Дизтопливо впрыскивается под высоким давлением в камеру сгорания при подходе поршня к верхней мертвой точке. А так как воздух уже сильно разогрет, после смешивания с ним происходит воспламенение топлива. Самовоспламенение сопровождается резким нарастанием давления в цилиндре — отсюда повышенная шумность и жесткость работы дизеля. Такая организация рабочего процесса позволяет использовать более дешевое топливо и работать на очень бедных смесях, что определяет более высокую экономичность. Дизель имеет больший КПД (у дизеля – 35–45%, у бензинового – 25–35%) и крутящий момент. К недостаткам дизельных двигателей обычно относят повышенную шумность и вибрацию, меньшую литровую мощность и трудности холодного пуска. Но описанные недостатки относятся в основном к старым конструкциям, а в современных эти проблемы уже не являются столь очевидными.
КОНСТРУКЦИЯ.

Как уже отмечалось, конструкция дизельного двигателя подобна конструкции бензинового двигателя. Однако аналогичные детали у дизеля существенно усилены, чтобы воспринимать более высокие нагрузки — ведь степень сжатия у него намного выше (16-24 единиц против 9-11 у бензинового). Характерная деталь в конструкции дизелей — это поршень. Форма днища поршней у дизелей определяется типом камеры сгорания, поэтому по форме легко определить, какому двигателю принадлежит данный поршень. Во многих случаях днище поршня содержит в себе камеру сгорания. Днища поршней находятся выше верхней плоскости блока цилиндров, когда поршень находится в верхней точке своего хода. Так как воспламенение рабочей смеси осуществляется от сжатия, в дизелях отсутствует система зажигания, хотя свечи могут применяться и на дизеле. Но это не свечи зажигания, а свечи накаливания, которые предназначены для подогрева воздуха в камере сгорания при холодном пуске двигателя.
Поршни и свечи дизеля
Технические и экологические показатели автомобильного дизельного двигателя в первую очередь зависят от типа камеры сгорания и системы впрыскивания топлива.

ТИПЫ КАМЕР СГОРАНИЯ.

Форма камеры сгорания значительно влияет на качество процесса смесеобразования, а значит и на мощность и шумность работы двигателя. Камеры сгорания дизельных двигателей разделяются на два основных типа: неразделенные и разделенные.
Несколько лет назад на рынке легкового машиностроения доминировали дизели с разделенными камерами сгорания. Впрыск топлива в этом случае осуществляется не в надпоршневое пространство, а в специальную камеру сгорания, выполненную в головке блока цилиндров. При этом различают два процесса смесеобразования: предкамерный (его еще называют форкамерным) и вихрекамерный.
Камеры сгорания дизелей
При форкамерном процессе топливо впрыскивается в специальную предварительную камеру, связанную с цилиндром несколькими небольшими каналами или отверстиями, ударяется об ее стенки и перемешивается с воздухом. Воспламенившись, смесь поступает в основную камеру сгорания, где и сгорает полностью. Сечение каналов подбирается так, чтобы при ходе поршня вверх (сжатие) и вниз (расширение) между цилиндром и форкамерой возникал большой перепад давления, вызывающий течение газов через отверстия с большой скоростью.
Во время вихрекамерного процесса сгорание также начинается в специальной отдельной камере, только выполненной в виде полого шара. В период такта сжатия воздух по соединительному каналу поступает в предкамеру и интенсивно закручивается (образует вихрь) в ней. Впрыснутое в определенный момент топливо хорошо перемешивается с воздухом.
Таким образом, при разделенной камере сгорания происходит как бы двухступенчатое сгорание топлива. Это снижает нагрузку на поршневую группу, а также делает звук работы двигателя более мягким. Недостатком дизельных двигателей с разделенной камерой сгорания являются: увеличение расхода топлива вследствие потерь из-за увеличенной поверхности камеры сгорания, больших потерь на перетекание воздушного заряда в дополнительную камеру и горящей смеси обратно в цилиндр. Кроме того, ухудшаются пусковые качества.
Дизельные двигатели с неразделенной камерой называют также дизелями с непосредственным впрыском. Топливо впрыскивается непосредственно в цилиндр, камера сгорания выполнена в днище поршня. До недавнего времени непосредственный впрыск использовался на низкооборотистых дизелях большого объема (проще говоря, на грузовиках). Хотя такие двигатели экономичнее моторов с разделенными камерами сгорания, их применение на небольших дизелях сдерживалось трудностями организации процесса сгорания, а также повышенными шумом и вибрацией, особенно в режиме разгона.
Сейчас благодаря повсеместному внедрению электронного управления процессом дозирования топлива удалось оптимизировать процесс сгорания топливной смеси в дизеле с неразделенной камерой сгорания и существенно снизить шумность. Новые дизельные двигатели разрабатываются только с непосредственным впрыском.

Важнейшим звеном дизельного двигателя является система топливоподачи, обеспечивающая поступление необходимого количества топлива в нужный момент времени и с заданным давлением в камеру сгорания.

Система питания дизеля.

Топливный насос высокого давления (ТНВД), принимая горючее из бака от подкачивающего насоса (низкого давления), в требуемой последовательности поочередно нагнетает нужные порции солярки в индивидуальную магистраль гидромеханической форсунки каждого цилиндра. Такие форсунки открываются исключительно под воздействием высокого давления в топливной магистрали и закрываются при его снижении.
Существует два типа ТНВД: рядные многоплунжерные и распределительного типа. Рядный ТНВД состоит из отдельных секций по числу цилиндров дизеля, каждая из которых имеет гильзу и входящий в нее плунжер, который приводится в движение кулачковым валом, получающим вращение от двигателя. Секции таких механизмов расположены, как правило, в ряд, отсюда и название — рядные ТНВД. Рядные насосы в настоящее время практически не применяются ввиду того, что они не могут обеспечить выполнение современных требований по экологии и шумности. Кроме того, давление впрыска таких насосов зависит от оборотов коленвала.
Распределительные ТНВД создают значительно более высокое давление впрыска топлива, нежели насосы рядные, и обеспечивают выполнение действующих нормативов, регламентирующих токсичность выхлопа. Этот механизм поддерживает нужное давление в системе в зависимости от режима работы двигателя. В распределительных ТНВД система нагнетания имеет один плунжер-распределитель, совершающий поступательное движение для нагнетания топлива и вращательное для распределения топлива по форсункам.

Эти насосы компактны, отличаются высокой равномерностью подачи топлива по цилиндрам и отличной работой на высоких оборотах. В то же время они предъявляют очень высокие требования к чистоте и качеству дизтоплива: ведь все их детали смазываются топливом, а зазоры в прецизионных элементах очень малы.
Ужесточение в начале 90-х законодательных экологических требований, предъявляемых к дизелям, заставило моторостроителей интенсивно совершенствовать топливоподачу. Сразу же стало ясно, что с устаревшей механической системой питания эту задачу не решить. Традиционные механические системы впрыска топлива имеют существенный недостаток: давление впрыска зависит от частоты вращения двигателя и нагрузочного режима. Это значит, что при низкой нагрузке давление впрыска падает, в результате топливо при впрыске плохо распыляется, попадая в камеру сгорания слишком крупными каплями, которые оседают на ее внутренних поверхностях. Из-за этого уменьшается КПД сгорания топлива и повышается уровень токсичности отработанных газов.
Кардинально изменить ситуацию могла только оптимизация процесса горения топливо — воздушной смеси. Для чего надо заставить весь её объём воспламениться в максимально короткое время. А здесь необходима высокая точность дозы и точность момента впрыскивания. Сделать это можно, только подняв давление впрыска топлива и применив электронное управление процессом топливоподачи. Дело в том, что чем выше давление впрыска, тем лучше качество его распыления, а соответственно – и смешивания с воздухом. В конечном итоге это способствует более полному сгоранию топливо-воздушной смеси, а значит и уменьшению вредных веществ в выхлопе. Хорошо, спросите вы, а почему бы не сделать такое же повышенное давление в обычном ТНВД и всей этой системе? Увы, не получится. Потому что есть такое понятие, как «волновое гидравлическое давление». При любом изменении расхода топлива в трубопроводах от ТНВД к форсункам возникают волны давления, «бегающие» по топливопроводу. И чем сильнее давление, тем сильнее эти волны. И если далее повышать давление, то в какой-то момент может произойти обыкновенное разрушение трубопроводов. Ну, а о точности дозирования механической системы впрыска даже и говорить не приходится.
Насос-форсунка
В результате были разработаны два новых типа систем питания – в первом форсунку и плунжерный насос объединили в один узел (насос-форсунка), а в другом ТНВД начал работать на общую топливную магистраль (Common Rail), из которой топливо поступает на электромагнитные (или пьезоэлектрические) форсунки и впрыскивается по команде электронного блока управления. Но с принятием Евро 3 и 4 и этого оказалось мало, и в выхлопные системы дизелей внедрили сажевые фильтры и катализаторы.
Насос-форсунка устанавливается в головку блока двигателя для каждого цилиндра. Она приводится в действие от кулачка распределительного вала с помощью толкателя. Магистрали подачи и слива топлива выполнены в виде каналов в головке блока. За счет этого насос-форсунка может развить давление до 2200 бар. Дозированием топлива, сжатого до такой степени и управлением угла опережения впрыска занимается электронный блок управления, выдавая сигналы на запорные электромагнитные или пьезоэлектрические клапаны насос-форсунок. Насос-форсунки могут работать в многоимпульсном режиме (2-4 впрыска за цикл). Это позволяет произвести предварительный впрыск перед основным, подавая в цилиндр сначала небольшую порцию топлива, что смягчает работу мотора и снижает токсичность выхлопа. Недостаток насос-форсунок – зависимость давления впрыска от оборотов двигателя и высокая стоимость данной технологии.

Система Common Rail.

Система питания Common Rail используется в дизелях серийных моделей с 1997 года. Common Rail – это метод впрыска топлива в камеру сгорания под высоким давлением, не зависящим от частоты вращения двигателя или нагрузки. Главное отличие системы Common Rail от классической дизельной системы заключается в том, что ТНВД предназначен только для создания высокого давления в топливной магистрали. Он не выполняет функций дозировки цикловой подачи топлива и регулировки момента впрыска. Система Common Rail состоит из резервуара – аккумулятора высокого давления (иногда его называют рампой), топливного насоса, электронного блока управления (ЭБУ) и комплекта форсунок, соединенных с рампой. В рампе блок управления поддерживает, меняя производительность насоса, постоянное давление на уровне 1600-2000 бар при различных режимах работы двигателя и при любой последовательности впрыска по цилиндрам. Открытием-закрытием форсунок управляет ЭБУ, который рассчитывает оптимальный момент и длительность впрыска, на основании данных целого ряда датчиков – положения педали акселератора, давления в топливной рампе, температурного режима двигателя, его нагрузки и т. п. Форсунки могуть быть электромагнитными, либо более современными- пьезоэлектрическими. Главные преимущества пьезоэлектрических форсунок — высокая скорость срабатывания и точность дозирования. Форсунки в дизелях c Common rail могут работать в многоимпульсном режиме: в ходе одного цикла топливо впрыскивается несколько раз – от двух до семи. Сначала поступает крохотная, всего около милиграмма, доза, которая при сгорании повышает температуру в камере, а следом идет главный «заряд». Для дизеля — двигателя с воспламенением топлива от сжатия — это очень важно, так как при этом давление в камере сгорания нарастает более плавно, без «рывка». Вследствие этого мотор работает мягче и менее шумно, снижается количество вредных компонентов в выхлопе. Многократная подача топлива за один такт попутно обеспечивает снижение температуры в камере сгорания, что приводит к уменьшению образования окиси азота- одной из наиболее токсичных составляющих выхлопных газов дизеля. Характеристики двигателя с Common Rail во многом зависят от давления впрыска. В системах третьего поколения оно составляет 2000 бар. В ближайшее время в серию будет запущено четвертое поколение Common Rail с давлением впрыска 2500 бар.

Эффективным средством повышения мощности и гибкости работы дизеля является турбонаддув. Он позволяет подать в цилиндры дополнительное количество воздуха и соответственно увеличить подачу топлива на рабочем цикле, в результате чего увеличивается мощность двигателя. Давление выхлопных газов дизеля в 1,5-2 раза выше, чем у бензинового мотора, что позволяет турбокомпрессору обеспечить эффективный наддув с самых низких оборотов, избежав свойственного бензиновым турбомоторам провала — «турбоямы». Отсутствие дроссельной заслонки в дизеле позволяет обеспечить эффективное наполнение цилиндров на всех оборотах без применения сложной схемы управления турбокомпрессором. На многих автомобилях устанавливается промежуточный охладитель наддуваемого воздуха — интеркулер, позволяющий поднять массовое наполнение цилиндров и на 15-20 % увеличить мощность. Наддув позволяет добиться одинаковой мощности с атмосферным мотором при меньшем рабочем объеме, а значит, снизить массу двигателя. Турбонаддув, помимо всего прочего, служит для автомобиля средством повышения «высотности» двигателя — в высокогорных районах, где атмосферному дизелю не хватает воздуха, наддув оптимизирует сгорание и позволяет уменьшить жесткость работы и потерю мощности. В то же время турбодизель имеет и некоторые недостатки, связанные в основном с надежностью работы турбокомпрессора. Так, ресурс турбокомпрессора существенно меньше ресурса двигателя. Турбокомпрессор предъявляет жесткие требования к качеству моторного масла. Неисправный агрегат может полностью вывести из строя сам двигатель. Кроме того, собственный ресурс турбодизеля несколько ниже такого же атмосферного дизеля из-за большой степени форсирования. Такие двигатели имеют повышенную температуру газов в камере сгорания, и чтобы добиться надежной работы поршня, его приходится охлаждать маслом, подаваемым снизу через специальные форсунки.
Прогресс дизельных двигателей сегодня преследует две основные цели: увеличение мощности и уменьшение токсичности. Поэтому все современные легковые дизели имеют турбонаддув (самый эффективный способ увеличения мощности) и Соmmоn Rail.

Источник

Дизельный двигатель: устройство, принцип работы

Вторым по популярности двигателей внутреннего сгорания является дизельный двигатель, который раньше устанавливался только на грузовые машины. КПД дизеля больше, чем у самого распространенного ДВС — бензинового. При более высоком коэффициенте полезного действия, дизель расходует топлива намного меньше. Такие преимущества инженеры-конструкторы автомобильной промышленности смогли сделать за счет уникальной конструкции.

История создания дизельного двигателя

Двигатели внутреннего сгорания бензинового типа постоянно модифицируются. Конструкторы добиваются улучшения эксплуатационных технических характеристик. Даже с новым прямым впрыском бензиновый ДВС выдает 30% КПД, а дизельный ДВС без турбонаддвува выдает 40% КПД, с турбонаддувом — около 50%.

Поэтому дизельные моторы становятся все более популярными и в Европе, и, вообще, по миру. Бензин дорожает чаще, чем дизтопливо. Все больше людей перед покупкой автомобиля оценивают, какой расход у этого авто. Основной существенный минус дизельных моторов — это большие габариты и большой вес. Поэтому они устанавливались только на грузовики.

Изготовление и обслуживание диз двигателя сложнее, потому что конструкция должна быть такой, чтобы все детали были сделаны с высокой точностью.

История создания

Дизельный двигатель, он же дизель — это поршневой двигатель внутреннего сгорания, принцип работы которого основан на самовоспламенении топлива, распыляющегося сжатым и горячим воздухом. До конца 20 века такой тип ДВС устанавливался на корабли, тепловозы, автобусы, грузовые машины, трактора. С конца 20 века после успешных испытаний начал массово устанавливаться на легковые авто.

история создания дизельного двигателя

Название этого двигателя соответствует фамилии изобретателя Дизеля. Рудольф Дизель создал ДВС в 1897 году. Ему удалось создать устройство, где топливо возгорает от сжатия, а не от подачи искры.

По информации из википедии, в 1824 году Сади Карно придумал и сформулировал идею цикла Карно, суть которого заключалось возможности доводить топливо до температуры самовоспламенения резким сжатием.

Спустя 66 лет, Рудольф Дизель в 1890 году предложил реализовать эту идею на практике. 23 февраля 1892 года получил патент (разрешение) на свой двигатель, а в на следующий год выпустил брошюру по своего агрегату. Он запатентовал несколько вариантов.

история дизельного двигателя

Успешное испытание дизель-мотора удалось сделать только 28 января 1987 года (до этого попытки были неудачными). После этого Р.Дизель начал продавать лицензии на свое изобретение.Хоть и КПД, и удобство использования нового двигателя было на высоко уровне по сравнению с паровыми агрегатами, новые дизель-устройства были большими по габаритам и тяжелыми (они были больше и тяжелее паровых машин тех времен).

Первоначальной задумкой было то, что топливом должна была быть каменноугольная пыль. Но после испытаний такого вида топлива, оказалось, что каменноугольная пыль очень быстро изнашивает детали двигателя из-за своих абразивных свойств и из-за золы, которая получалась в результате сгорания этой пыли.

Далее, в качестве топлива было использовалось растительное масло и легкие нефтепродукты. Именно на этих видах топлива, испытания ДВС Дизеля прошли успешно.

Инженер Экрой Стюард построил в 1896 году работающий двигатель — полудизель. В этой варианте конструкции ДВС было решено, чтобы воздух втягивался в цилиндр, после чего сжимался поршнем и нагнетался в конце такта сжатия в емкость, в которую распылялось топливо. Чтобы запустить такой мотор, емкость нагревалась лампой снаружи и после запуска двигатель работал сам. Экрой Стюард экспериментировал со сжатием топлива и воздуха в цилиндре. Он хотел исключить свечи зажигания.

Русские в изобретениях не отставали. Вне зависимости от успехов создания ДВС Дизелем, в 1989 году в Петербурге на Путиловском заводе инженер Густав Тринклер придумал и создал первый в мире бескомпрессорный нефтяной двигатель высокого давления, то есть это был двигатель с форкамерой (форкамера — это предварительная камера сгорания, которая по объему составляет 30% от общего объема камеры сгорания). Такой двигатель получил название «Тринклер-мотор».

После сравнения немецкого варианта Дизель-мотора и русского Тринклер-мотора, русский вариант оказался более эффективным. В Тринклер-моторе использовалась гидросистема для нагнетания и распыления топлива — это позволило отказаться от установки дополнительного воздушного компрессора и позволило увеличить число оборотов вала двигателя. В русском варианте в конструкции двигателя не устанавливался воздушный компрессор. Тепло подводилось медленно и дольше, по сравнению с немецким мотором Рудольфа Дизеля. Тринклер-мотор был проще и эффективнее. Но, теми, у кого были лицензии на Дизель-двигатели Рудольфа и Нобелями были вставлены «палки в колеса», чтобы остановить распространение конкурентного варианта мотора. В 1902 году работы по созданию Тринклер-мотора были остановлены.

В 1989 году Эммануил Нобель получил лицензию на двигатель Рудольфа Дизеля. Двигатель был доработан и теперь он мог работать на нефти, а не на керосине. В 1899 году Механический завод «Людвиг Нобель», расположенный в Петербурге, начал массовый выпуск таких моторов. В 1900 году в Париже на Всемирной выставке дизельный ДВС получил ГРАН-ПРИ. Перед Всемирной выставкой в Париже, появилась новость, что Нобелевский завод в Петербурге выпускает ДВС, которые работают на сырой нефти. Такой ДВС в Европе начали называть «Русский дизель». Русский инженер по фамилии Аршаулов первым сконструировал и внедрил в систему топливный насос высокого давления (ТНВД). Приводом для ТНВД служил сжимаемый поршнем воздух. ТНВД работал с бескомпрессроной форсункой.

В 20-е годы ХХ века, Роберт Бош доработал встроенный ТНВД. Это устройство используется и в наши дни. Бош также усовершенствовал бескомпрессорную форсунку.

С 50-60 годов 20 века дизельный моторы успешно устанавливаются на грузовые машины и автофургоны.

С 70-х годов из-за удорожания бензинового топлива, на дизельные моторы стали обращать внимание производители легковых автомобилей.

В настоящее время, почти каждая марка авто имеет модификацию с дизельным аппаратом под своим капотом.

Устройство системы дизельного двигателя

устройство дизельного двигателя

Основными элементами диз мотора являются:

Современный дизельный двигатель в разрезе

устройство системы дизельного двигателя

Принцип работы дизельного мотора

Основная особенность дизельного ДВС в том, что он воспламенение топливно-воздушной смеси в камерах сгорания происходит за счет сжатия и нагрева. Распыление диз топлива осуществляется через форсунки.

Подача солярки осуществляется только в момент, при котором воздух максимально сжат и имеет максимальную температуру.

принцип работы дизельного мотора

Когда воздух горячий, дизельное топливо легко воспламеняется. Перед попаданием топлива в камеры сгорания цилиндров ДВС, оно проходит очищающие фильтры, которые очищают от механических примесей, которые быстро нанесли бы ущерб всему устройству.

Порядок работы дизельной системы:

Дополнительные компоненты двигателя

детали дизельного двигателя

Помимо основных деталей, которые обязательно присутствуют в конструкции двигателя, есть еще дополнительные детали и узлы, которые улучшают характеристики и работу ДВС.

Принцип работы турбины

Турбина — это устройство, которое создает дополнительного нагнетание топлива. Двигатель с турбиной имеет большую производительность.

Идея создания турбины появилась при обнаружении такого факта, что при движении поршня вверх, солярка не успевает полностью сгорать.

С помощью турбины, сгорание топлива в цилиндрах происходит до конца, за счет чего уменьшается расход топлива и увеличивается мощность ДВС.

Турбонаддув, он же турбонагнетатель состоит из:

Цикл работы турбонаддува:

Цикл далее повторяется.

При охлаждении воздуха, его плотность увеличивается. Если плотность воздуха стала больше, значит можно закачать воздух большим объемом. Чем больший поток воздуха подается в камеру сгорания, тем лучше сгорает топливо.

турбонаддув принцип работы

Интеркулер и форсунка

При сжатии плотность воздуха и температура увеличиваются. Это негативно сказывается на межремонтном периоде деталей двигателя. В связи с чем была разработано устройство, которое охлаждает горячий воздушный поток.

В зависимости от модификации дизельных двигателей, в цилиндре топливо может распыляться одной или двумя форсунками.

Форсунки дизеля работают в импульсном режиме.

Вывод

За счет постоянных инженерных внедрений и испытаний, современные дизельные двигатели выдают очень хорошие технические характеристики. Качество сгорания отличное за счет использования турбонагнетателя. Качество сгорания, примерно, выше в 2 раза, чем у бензинового двигателя.

В последние годы идет постоянное усовершенствование не только для улучшения эксплуатационных показателей, но и за счет современных требований мировых экологов. Сначала было требование двигатели Евро-2, потом 3, 4, 5.

Видео

В этом видео показывается принцип работы дизеля.

Строение системы дизельного двигателя.

Принцип работы турбонагнетателя (турбонаддува, турбины).

Отличия ДВС евро 5 от евро 4.

Источник

Сообщества › Diesel Power (Дизельные ДВС) › Блог › Преимущества и недостатки дизельных ДВС.

— Бензиновый двигатель является довольно неэффективным и способен преобразовывать всего лишь около 20-30 % энергии топлива в полезную работу. Стандартный дизельный двигатель, однако, обычно имеет коэффициент полезного действия в 30-40 %, дизели с турбонаддувом и промежуточным охлаждением до 50 %.

— Дизельный двигатель из-за использования впрыска высокого давления не предъявляет требований к летучести топлива, что позволяет использовать в нём низкосортные тяжелые масла.

— Дизельный двигатель не может развивать высокие обороты — смесь не успевает догореть в цилиндрах. Это приводит к снижению удельной мощности двигателя на 1л объёма, а значит, и к снижению удельной мощности на 1кг массы двигателя. Это послужило причиной малого распространения дизелей в авиации (только некоторые бомбардировщики Юнкерс, а так же советский тяжелый бомбардировщик Пе-8, оснащавшийся авиационными дизелями АЧ-30 и АЧ-40 конструкции А. Д. Чаромского и Т. М. Мелькумова). На максимальной эксплуатационной мощности смесь в дизеле не догорает, приводя к выбросу облаков сажи («тепловоз дает медведя»).

— Дизельный двигатель не имеет дроссельной заслонки, регулирование осуществляется регулированием количества впрыскиваемого топлива. Это приводит к отсутствию снижения давления в цилиндрах на низких оборотах. Потому дизель выдаёт высокий крутящий момент при низких оборотах, что делает автомобиль с дизельным двигателем более «отзывчивым» в движении, чем такой же автомобиль с бензиновым двигателем. По этой причине в настоящее время большинство грузовых автомобилей оборудуются дизельными двигателями. Это является преимуществом также и в двигателях морских судов, так как высокий крутящий момент при низких оборотах делает более лёгким эффективное использование мощности двигателя.

— По сравнению с бензиновыми двигателями, в выхлопных газах дизельного двигателя, как правило, меньше окиси углерода (СО), но теперь, в связи с применением каталитических конвертеров на бензиновых двигателях, это преимущество не так заметно. Основные токсичные газы, которые присутствуют в выхлопе в заметных количествах —это углеводороды (НС или СН), оксиды(окислы) азота (NOх) и сажа (или её производные) в форме чёрного дыма. Они могут привести к астме и раку лёгких. Больше всего загрязняют атмосферу дизели грузовиков и автобусов, которые часто являются старыми и неотрегулированными.

— Конечно, существуют и недостатки, среди которых характерный стук дизельного двигателя при его работе и маслянистое топливо. Однако они замечаются в основном владельцами автомобилей с дизельными двигателями, а для стороннего человека практически незаметны.

— Явными недостатками дизельных двигателей является необходимость использования стартера большой мощности, помутнение и застывание летнего дизельного топлива при низких температурах, сложность в ремонте топливной аппаратуры, так как насосы высокого давления являются устройствами, изготовленными с высокой точностью. Также дизель-моторы крайне чувствительны к загрязнению топлива механическими частицами и водой. Данные загрязнения очень быстро выводят топливную аппаратуру из строя. Ремонт дизель-моторов, как правило, значительно дороже ремонта бензиновых моторов аналогичного класса. Литровая мощность дизельных моторов также, как правило, уступает аналогичным показателям бензиновых моторов, хотя дизель-моторы обладают более ровным крутящим моментом в своём рабочем диапазоне. Экологические показатели дизельных моторов значительно уступали до последнего времени моторам бензиновым. На классических дизелях с механически управляемым впрыском возможна установка только окислительных нейтрализаторов отработавших газов («катализатор» в просторечие), работающих при температуре отработавших газов выше 300 °С, которые окисляют только CO и CH до безвредных для человека углекислого газа (CO2) и воды. Также раньше данные нейтрализаторы выходили из строя вследствие отравления их соединениями серы (количество соединений серы в отработавших газах напрямую зависит от количества серы в дизельном топливе) и отложением на поверхности катализатора частиц сажи. Ситуация начала меняться лишь в последние годы в связи с внедрением дизелей так называемой «Common-rail» системы. В данном типе дизелей впрыск топлива осуществляется электрически управляемыми форсунками. Подачу управляющего электрического импульса осуществляет электронный блок управления, получающий сигналы от набора датчиков. Датчики же отслеживают различные параметры двигателя, влияющие на длительность и момент подачи топливного импульса. Так что по сложности современный — и экологически такой же чистый, как и бензиновый — дизель-мотор ничем не уступает своему бензиновому собрату, а по ряду параметров сложности и значительно его превосходит. Так, например, если давление топлива в форсунках обычного дизеля с механическим впрыском составляет от 100 до 400 бар, то в новейших «Common-rail» оно находится в диапазоне от 1000 и до 2500 бар, что влечёт за собой немалые проблемы. Также каталитическая система современных транспортных дизелей значительно сложнее бензиновых моторов, так как катализатор должен «уметь» работать в условиях нестабильного состава выхлопных газов, а в части случаев требуется введение так называемого «сажевого фильтра». «Сажевый фильтр» представляет собой подобную обычному каталитическому нейтрализатору структуру, устанавливаемую между выхлопным коллектором дизеля и катализатором в потоке выхлопных газов. В сажевом фильтре развивается высокая температура, при которой частички сажи способны окислиться остаточным кислородом, содержащимся в выхлопных газах. Однако часть сажи не всегда окисляется, и остается в «сажевом фильтре», поэтому программа блока управления периодически переводит двигатель в режим очистки «сажевого фильтра» путём так называемой «постинжекции», то есть впрыска дополнительного количества топлива в цилиндры в конце фазы сгорания с целью поднять температуру газов, и, соответственно, очистить фильтр путём сжигания накопившейся сажи. Стандартом де-факто в конструкциях транспортных дизель-моторов стало наличие турбонагнетателя, а в последние годы — и так называемого «интеркулера» — то есть устройства, охлаждающего сжатый турбонагнетателем воздух. Нагнетатель позволил поднять удельные мощностные характеристики массовых дизель-моторов, так как позволяет пропустить за рабочий цикл большее количество воздуха через цилиндры.

— В основе своей конструкция дизельного двигателя подобна конструкции бензинового двигателя. Однако аналогичные детали у дизеля обычно тяжелее и более устойчивы к более высоким давлениям сжатия, имеющим место у дизеля. Головки поршней, однако, специально разработаны под особенности сгорания в дизельных двигателях и часто (но не всегда) под повышенную степень сжатия, и головки поршней находятся выше верхней плоскости блока цилиндров, когда поршень находится в верхней точке своего хода. Во многих случаях головки поршней содержат в себе камеру сгорания.

Источник

Кандидат технических наук Д. Зыков

Нельзя не отметить и такой положительный момент: дизельное топливо меньше, чем бензин, изнашивает стенки цилиндров, поршней и поршневых колец. Стук в поршневой группе и в клапанном механизме или повышенный угар масла у дизелей встречается куда реже, чем у бензиновых моторов. Так что хлопот с дизелями меньше, хотя масло нужно менять чаще.

Все знают, что дизель трудно запускается на морозе. Для того чтобы предварительно прогреть воздух в камере сгорания, в момент запуска используют специальные свечи предварительного подогрева. После включения зажигания на них подается напряжение и начинается прогрев камеры. В это время на панели приборов включается желтая сигнальная лампочка, и, пока она не погаснет, двигатель заводить нельзя. На большинстве автомобилей сразу после запуска двигателя питание на свечах предварительного подогрева отключается, но на некоторых моделях в очень холодную погоду свечи продолжают работать еще 20-30 секунд после запуска.

Скорость вращения коленчатого вала дизельного двигателя ниже, чем у бензинового. Обычно он раскручивается до 4500-5000 об/мин и не более. Из-за этого при равном рабочем объеме мощность дизеля ниже. Чтобы уравнять мощностные характеристики дизельных и бензиновых двигателей, в дизелях стали использовать многоклапанные головки (вместо одного впускного и одного выпускного клапанов в них делают по два-три впускных и два выпускных клапана) и электронные системы управления подачей топлива.

Наибольшую настороженность у потенциальных покупателей, как правило, вызывает ТНВД. Существует распространенное мнение, что на морозе он часто ломается и может подвести в самый неподходящий момент. Между тем покупка автомобиля со сложной инжекторной электронной системой управления впрыском топлива и зажигания, которая ничуть не проще дизельного ТНВД, их не пугает.

Читайте также:  Подушки двигателя на форестере

Если вы все же решились приобрести автомобиль с дизельным двигателем, выбирая его, уделите основное внимание топливной системе. Особенно это касается подержанных автомобилей. Для начала попробуйте запустить холодный двигатель. В том случае, если это удается с трудом, причинами могут быть недостаточная компрессия в цилиндрах, неисправность форсунок или системы предварительного подогрева.

Выхлопные газы исправного, правильно отрегулированного дизельного двигателя практически бесцветны. Если же мотор дымит, то по их цвету можно судить о характере неисправностей.

Густой черный дым, идущий из выхлопной трубы, и громкий стук в двигателе свидетель ствуют о неисправности форсунок. Если черный дым есть, а двигатель не стучит, вероятнее всего, засорен воздушный фильтр или неправильно установлен момент впрыска топлива. Неисправность устраняется просто: воздушный фильтр надо почистить или заменить, а момент впрыска отрегулировать.

Если из выхлопной трубы идет голубоватый дым, значит, горит моторное масло. Причина чаще всего кроется в износе поршней или направляющих втулок клапанов. Ремонт такой неисправности обойдется дорого. Иногда при запуске и прогреве дизельного двигателя с непосредственным впрыском топлива голубой дым появляется, а затем пропадает. Это явление нормальное, беспокоиться не стоит.

Белый или бело-серый цвет выхлопных газов говорит о том, что, возможно, антифриз попадает из системы охлаждения в цилиндры. Чтобы устранить такую неисправность, придется как минимум заменить прокладку головки блока цилиндров. Работа не очень сложная, но дорогая. То же самое может возникнуть и при нарушении режима впрыска или неправильном распылении топлива форсунками. Потребуются как минимум очистка и регулировка форсунок. Если же белый дым пропадает после прогрева двигателя, значит, плохо работают свечи предварительного подогрева (на их замену потребуется 15 минут).

Об износе двигателя, как дизельного, так и бензинового, можно судить по состоянию шланга вентиляции картера, который идет от блока цилиндров или масляного картера к впускному коллектору или воздушному фильтру. Проверку проводят так: отсоединяют верхний конец шланга на работающем двигателе, и, если из него поднимается густой маслянистый «туман», это означает, что двигатель изношен. Подтверждением тому будет и наличие масла в воздушном фильтре или впускном коллекторе.

Недостаточная компрессия для дизеля более опасна, чем для бензинового мотора. Обнаруживается эта неисправность просто: если двигатель при работе издает прерывистый шум и раскачивается, но по мере прогрева «успокаивается», наверняка компрессия упала. Для проверки следует воспользоваться компрессометром, причем дизельным, со шкалой до 24-30 атмосфер. (Обычные компрессометры для бензиновых моторов имеют шкалу до 12-15 атмосфер.) Если компрессия окажется недостаточной, двигатель придется серьезно ремонтировать, а это удовольствие дорогое, лучше поищите другой автомобиль.

Если вы не обнаружили в машине, которую собираетесь купить, видимых недостатков, обязательно прокатитесь на ней. Проверьте по датчику температуры, не перегревается ли двигатель. Помимо банальных неисправностей системы охлаждения причинами перегрева могут быть неисправности форсунок или неправильная установка момента впрыска.

Ничуть не лучше, если мотор не прогревается до рабочей температуры. Это приводит к нарушению режима смазки механизмов двигателя и их быстрому износу. Косвенными признаками работы двигателя при низкой температуре охлаждающей жидкости могут служить белесые отложения на маслоизмерительном щупе, внутри воздушного фильтра и в шланге вентиляции картера.

Если же результаты осмотра и испытательного пробега удовлетворительны, в салоне не пахнет соляркой и на двигателе нет подтеков масла, машину можно покупать. Дизель прослужит долго.

Источник

11 заблуждений россиян про дизельные автомобили

Согласно оценке аналитического агентства «Автостат», в России доля автомобилей с дизельными двигателями составляет примерно 5%. В Европе дизелизация шла стремительными темпами, начиная со Второй мировой войны и до дизельгейта в 2015 году. В США, которые и начали этот процесс, всегда не очень хорошо брали дизельные автомобили, а уж после скандала продажи пошли вниз. У нашего автолюбителя интерес к экологии, мягко говоря, невелик, но росту доли дизелей на рынке препятствует несколько предрассудков. Рассмотрим, что из них правда, а что нет.

Дизельные автомобили отличают сильные шум и вибрация. Правда на 25%

Тракторный звук и сильные вибрации, ощущающиеся во всем автомобиле с дизельным двигателем, остались в прошлом. Так вели себя машины, пригнанные из Европы в 90-е годы прошлого века. Поколение моторов было другое, а главное, они были изношены до предела.

Внутри современного автомобиля с дизелем можно почувствовать вибрации, в основном на холостом ходу, а рокот — при интенсивном разгоне. А так — все тихо, почти как с двигателем с искровым зажиганием. Снаружи, если вокруг нет сильного постороннего шума, человеческое ухо сразу определит автомобиль на тяжелом топливе. И, конечно, все зависит от двух главных факторов: класса автомобиля и его возраста. Дорогие автомобили несут на себе многочисленные слои виброшумоизоляции и имеют эффективные вибропоглощающие опоры силового агрегата. А с возрастом все начинает работать хуже, включая сам дизель, который в изношенном состоянии шумит и вибрирует сильнее.

Плохой пуск и плохая работа при низких температурах. Правда на 20%

«За рулем» проводил сравнительный тест холодного пуска дизельного и бензинового двигателей. Это были бензиновый Kia Rio 1.6 и Kia Sorento Prime с 2,2-литровым турбодизелем (обе машины свежие, с минимальным пробегом). Выяснилось, что оба мотора пускаются при —33°С и не оживают при —36°С.

Но, как обычно, на успех влияют эксплуатационные факторы. Испытания проводились на новеньких автомобилях, а топливо использовалось зимнее и с брендовой АЗС. У дизельных двигателей больше вероятности не запуститься в холода из-за топлива, особенно в начале зимы, когда на заправочных станциях возможна пересортица. Также с годами могут выходить из строя свечи накаливания, обязательная работа которых необходима для пуска даже при небольших минусовых температурах.

А еще дизель из-за высокой степени сжатия в поршневой части, а также из-за более прочных и массивных деталей, для эффективной прокрутки коленвала стартером, нуждается в безупречном состоянии аккумуляторной батареи. Соответственно, зимой неновый аккумулятор более вероятно сорвет поездку дизелисту, чем его собрату, эксплуатирующему автомобиль на бензине.

Дизель позволяет сэкономить. Справедливо на 50%

Дизель действительно затрачивает меньше топлива на производство единицы мощности. И, казалось бы, должен укладывать на лопатки бензинового конкурента. Но, во-первых, в Московском регионе хорошее дизтопливо, особенно в зимний сезон, превосходит по цене 95-й бензин, а уж бюджетный 92-й и подавно. В морозы дизель нуждается либо в предпусковом подогревателе, который тоже тянет соляру из бака, либо в частых автозапусках по температуре. Дизель обычно долго греют и никогда не глушат зимой при непродолжительных парковках. Для устранения возможности замерзания непроверенного топлива в топливный бак приходится добавлять антигели, покупка которых тоже ухудшает экономический баланс. Так что сэкономить на топливе, может, и удастся, но в целом, с учетом дополнительных затрат, эксплуатация дизеля может обходиться даже дороже бензиновой машины.

У дизельных двигателей большой крутящий момент. Справедливо

Дизельный двигатель по своей природе действительно обладает большим, чем у бензинового двигателя, крутящим моментом вследствие большего эффективного давления в цилиндре. Связано это с более долгим сгоранием при постоянном давлении в цилиндре. Так было на безнаддувных дизельных и бензиновых двигателях. Ныне турбонаддувные дизельные моторы (а других и не выпускают) значительно превосходят по крутящему моменту только атмосферные бензиновые двигатели.

А вот бензиновые моторы с непосредственным впрыском и турбокомпрессорами буквально наступают на пятки дизелям. У них система регулировки наддува позволяет обеспечить широкую полку крутящего момента, которая так нравится водителям. Ну а полка эта немного ниже, чем у дизелей.

Дизельные двигатели больше вредят окружающей среде. Правда на 30%

Несмотря на дизельгейты, современный дизель очень хорош с точки зрения экологии. Взгляните на эту таблицу.

Состав отработавших газов бензинового двигателя и дизеля:

Источник

Особенности дизельного двигателя, плюсы и недостатки

Давно уже прошли времена, когда в индустрии гражданских автомобилей дизельный двигатель считался во многом компромиссным «меньшим братом» бензиновых моторов.

Благодаря особенностям дизельного топлива, такой тип ДВС имеет ряд очевидных преимуществ.

Сильные стороны настолько явны, что даже отечественные конструкторы ломали голову по внедрению этой технологии.

Сейчас такие моторы имеют Газель Next, УАЗ Патриот. Более того, были попытки установки дизельного двигателя на Ниву. К сожалению, выпуск ограничился небольшими экспортными партиями.

Позитивные факторы позволили дизельному двигателю завоевать популярность в каждом из автомобильных сегментов. Речь идёт о четырехтактной конфигурации, поскольку двухтактный дизельный двигатель не получил широкого применения.

Конструкция

Принцип работы дизельного двигателя заключается в преобразовании возвратно-поступательных движений кривошипно-шатунного механизма в механическую работу.

Способ приготовления и воспламенения топливной смеси – это то, чем отличается дизельный двигатель от бензинового. В камерах сгорания бензиновых моторов, приготовленная заранее топливно-воздушная смесь воспламеняется с помощью подаваемой свечой зажигания искры.

Особенность дизельного двигателя заключается в том, что смесеобразование происходит непосредственно в камере сгорания. Рабочий такт осуществляется путем впрыскивания под огромным давлением дозированной порции топлива. В конце такта сжатия реакция нагретого воздуха с дизтопливом приводит к воспламенению рабочей смеси.

Двухтактный дизельный двигатель имеет более узкую сферу применения.
Использование одноцилиндрового и многоцилиндрового дизелей такого типа имеет ряд конструктивных недостатков:

Двухтактный дизельный двигатель с противоположным размещением поршневой группы имеет высокую первоначальную стоимость и очень сложен в обслуживании. Установка такого агрегата целесообразна лишь на морских судах. В таких условиях, благодаря небольшим габаритам, малой массе и большей мощности при идентичных оборотах и рабочем объеме, двухтактный дизельный двигатель более предпочтителен.

Одноцилиндровый агрегат внутреннего сгорания широко применяется в домашнем хозяйстве в качестве электрогенератора, двигателя для мотоблоков и самоходных шасси.

Такой тип получения энергии налагает определённые условия на устройство дизельного двигателя. Он не нуждается в бензонасосе, свечах, катушке зажигания, высоковольтных проводах и прочих узлах, жизненно необходимых для нормальной работы бензинового ДВС.

В нагнетании и подачи дизтоплива участвуют: топливный насос высокого давления и форсунки. Для облегчения холодного пуска современные моторы используют свечи накала, которые предварительно подогревают воздух в камере сгорания. Во многих автомобилях в баке устанавливается вспомогательный насос. Задача топливного насоса низкого давления в том, чтобы прокачать топливо от бака к топливной аппаратуре.

Пути развития

Инновации дизельного двигателя заключаются в эволюции топливной аппаратуры. Усилия конструкторов направлены на то, чтобы добиться точного момента впрыска и максимального распыления топлива.

Создание топливного «тумана» и деление процесса впрыска на фазы позволило достигнуть большей экономичности и повышения мощности.

Наиболее архаичные экземпляры имели механический ТНВД и отдельную топливную магистраль к каждой форсунке. Устройство двигателя и ТА такого типа обладали большой надежностью и ремонтопригодностью.

Дальнейший путь развития заключался в усложнении ТНВД дизельного двигателя. В нем появились изменяемые моменты впрыска, множество датчиков и электронное управление процессами. При этом использовались все те же механические форсунки. В таком типе конструкции давление впрыскиваемого топлива было от 100 до 200 кг/см².

Следующим шагом было внедрение системы Common raіl. В дизельном двигателе появилась топливная рампа, где может поддерживаться давление до 2 тыс. кг/см². ТНВД таких моторов стали значительно проще.

Основная конструктивная сложность заключается в форсунках. Именно с их помощью регулируется момент, давление и количество ступеней впрыска. Форсунки системы аккумуляторного типа очень требовательны к качеству топлива. Завоздушивание такой системы приводит к быстрому выходу из строя ее основных элементов. Дизельный двигатель с Common rail работает тихо, потребляет меньше топлива и имеет большую мощность. За все это приходится платить меньшим ресурсом и более высокой стоимостью ремонта.

Еще более высокотехнологичной является система с применением насос-форсунок. В ТА такого типа форсунка соединяет в себе функции нагнетания давления и распыления топлива. Параметры дизельного двигателя с насос-форсунками на порядок выше аналоговых систем. Впрочем, как и стоимость обслуживания и требования к качеству топлива.

Важность комплектации турбинами

Большинство современных дизелей комплектуются турбинами.

Турбонаддув – это эффективный способ повысить мощностные характеристики автомобиля.

Благодаря повышенному давлению выхлопных газов, использование турбин в паре с дизельным ДВС заметно повышает приёмистость и уменьшает расход топлива.

Турбина – далеко не самый надёжный агрегат автомобиля. Больше 150 тыс. км они зачастую не ходят. Это, пожалуй, её единственный минус.

Благодаря электронному блоку управления двигателем (ЭБУ), дизельному двигателю доступен чип тюнинг.

Преимущества и недостатки

Существует ряд факторов, которые выгодно отличают дизельные двигатели:

Рассмотренные минусы и плюсы не всегда уравновешивают друг друга. Поэтому вопрос о том, какой из двигателей лучше, будет стоять всегда. Если вы собираетесь стать владельцем такого автомобиля, учтите все особенности его выбора. Именно ваши требования к силовой установке будут тем фактором, который решит что лучше: бензиновый или дизельный двигатель.

Стоит ли покупать

Новые дизельные автомобили – это тот вид приобретения, который будет приносить только радость. Заправляя автомобиль качественным топливом и делая ТО согласно нормативным предписаниям, вы 100% не пожалеете о покупке.

Но стоит учитывать тот факт, что дизельные авто на порядок дороже своих бензиновых аналогов. Вы сможете компенсировать эту разницу и в последующем экономить только тогда, когда будете преодолевать большой километраж. Переплачивать с целью проезжать в год до 10 тыс. км. попросту не целесообразно.

Ситуация с б/у автомобилями немного иная. Несмотря на то, что дизельные двигатели отличаются большим запасом прочности, со временем сложная топливная аппаратура требует к себе повышенного внимания. Цены на запчасти к дизельному двигателю возрастом свыше 10 лет действительно удручающие.

Стоимость ТНВД на бюджетный автомобиль Б класса возрастом 15 лет может повергнуть в шок некоторых автолюбителей. К выбору авто с пробегом свыше 150 тыс. нужно относиться очень серьезно. Перед покупкой лучше сделать комплексную диагностику в специализированном сервисе. Так как низкое качество отечественного дизтоплива очень пагубно сказывается на ресурсе дизельного двигателя.

В этом случаи решить, какому двигателю лучше отдать предпочтение, поможет репутация производителя. К примеру, модель Mercedes-Benz OM602 по праву считается одним из самых надёжных дизельных двигателей в мире. Покупка автомобиля с подобным силовым агрегатом станет выгодным вложением на долгие годы. Многие производители имеют подобные «удачные» модели силовых установок.

Мифы и заблуждения

Несмотря на распространенность автомобилей с дизельным двигателем, в народе до сих пор существуют предрассудки и непонимание. «Тарахтит, зимой не греет, а в большой мороз не заведёшь, летом не едет, а если что-то поломается, так ещё поискать нужно мастера, который за космические деньги отремонтирует всё», – примерно такие слова можно услышать иногда от «опытных» автолюбителей. Всё это отголоски прошлого!

Стоит помнить о том, что принцип работы дизельного двигателя всецело направлен на достижения экономичности и надёжности. Не стоит требовать от таких ДВС заоблачных динамических показателей.

Симптомы и причины неисправностей

Правильная эксплуатация

Неправильная эксплуатация может погубить даже самый надежный мотор.

Продлить ресурс дизельного двигателя, и получать удовольствие от владения автомобилем вам поможет выполнение несложных правил:

Оба типа двигателей имеют не только плюсы, но и минусы. Главная цель автомобиля – соответствовать вашим требованиям, неважно, установлен в нем бензиновый или дизельный двигатель. Что лучше подойдёт вам, зависит только от индивидуальных предпочтений.

Современные инновационные технологии и прогрессивный маркетинг позволяют людям выбирать из автомобилей, которые они могут себе позволить. Нам всё меньше приходится идти на компромисс и жертвовать отдельными параметрами. Особенно эта тенденция заметна в процессе эволюции дизельных автомобилей.

Источник

masterok

Мастерок.жж.рф

Хочу все знать

Среди людей, без открытий и разработок которых научно-технический прогресс в прошлом столетии был бы невозможен, особое место занимает немецкий инженер и изобретатель Рудольф Кристиан Карл Дизель, автор эффективного и экономичного двигателя внутреннего сгорания. Сейчас сложно представить, каков бы был современный мир, если бы этот талантливый изобретатель в далеком 1894 году не представил модель своего двигателя.

И особенно обидно то, что люди, живущие в современном мире, не могут лично выразить свою благодарность одному из его создателей, пусть даже и посмертную. Дело в том, что никто не знает, как окончил свои дни Рудольф Дизель и где покоится его прах. Известно лишь то, что 29 сентября 1913 года изобретатель взошел на борт парома «Дрезден», следующего из Антверпена в Лондон, после чего бесследно исчез.

Дело было так: незадолго до этого случая Дизель получил приглашение прибыть в Англию для того, чтобы торжественно открыть новый завод одной из британских компаний, которая производила его двигатели. Те, кто виделся с ним перед отъездом, утверждали, что инженер был в приподнятом настроении — великий изобретатель, хоть и обладал множеством патентов, не был хорошим бизнесменом, и к 1913 году находился на грани разорения (чему, кстати, способствовал начинающийся экономический кризис). Открытие же в Англии нового завода могло поправить его финансовые дела.

Более того, некоторые знакомые Дизеля позже вспоминали, что будто бы он говорил им, что приглашение ему прислал лично Уинстон Черчилль, который в то время уже возглавлял Адмиралтейство. Энергичный герцог Мальборо собирался перестроить весь английский флот, и изобретатель якобы нужен был ему в качестве технического консультанта. Так это или нет — сказать сложно, поскольку Черчилль никогда никому не говорил о желании встретиться с Дизелем.

Еще одна странность заключается в том, что… до сих пор нет надежных доказательств того, что именно Рудольф Дизель, а не похожий на него человек взошел в тот день по трапу парома «Дрезден». Как это не странно, но имени изобретателя не оказалось в списках его пассажиров. Поэтому версия о том, что это все-таки был он, основывается лишь на свидетельских показаниях инженеров Георга Грейса и Альфреда Люкмана, которые направлялись в Англию вместе с Дизелем, а также корабельного стюарда.

Грейс и Люкман рассказали, что после отплытия Дизель пригласил их погулять на палубе, а после все трое спустились в кают-компанию поужинать. Во время еды изобретатель был очень оживлен, постоянно рассказывал о новых предполагаемых модификациях своего двигателя, а также о радужных перспективах сотрудничества с британцами.

Около 10 часов вечера Рудольф Дизель наконец-то раскланялся со своими коллегами, после чего спустился к себе в каюту. Перед тем, как открыть дверь, он остановил стюарда и попросил разбудить его утром ровно в 6.15. Больше изобретателя никто не видел. Утром, когда его хватились и взломали дверь каюты, выяснилось, что Дизель вынул из чемодана пижаму и разложил ее на постели, а также извлек из кармана часы, завел их и повесил на стенку рядом с койкой.

Также следователям показалось весьма странным, что человек, собравшийся свести счеты с жизнью, предусмотрительно заводит часы, а также просит стюарда разбудить его точно в указанное время. Предсмертной записки, кстати, в каюте тоже не нашли. Более того, показания Грейса и Люкмана свидетельствовали о том, что изобретатель весь вечер находился в прекрасном настроении. А после ужина, как было установлено, Дизель кроме стюарда ни с кем не общался.

Другая версия, которую выдвинуло следствие, говорила о том, что, возможно, Дизель ночью вышел погулять, встал у борта, и тут у него вдруг случился сердечный приступ. Несчастный оказался за бортом и даже не смог позвать на помощь. В пользу этой версии говорило то, что плащ и шляпу изобретателя утром нашли именно на палубе. Однако аргументы против были куда весомее: высота бортов «Дрездена» составляла более полутора метров, и через них с трудом мог перелезть даже здоровый человек. Кроме того, родные, друзья и личный врач Дизеля как один заявляли, что проблем с сердцем у изобретателя никогда не было.

Напомним, что Дизель общался в тот вечер лишь с тремя людьми — Грейсом и Люкманом и стюардом. У все них оказалось стопроцентное алиби, подтвержденное многими другими людьми. А больше о том, что на пароме едет великий изобретатель, как выяснилось позже, никто из пассажиров и членов команды не знал — имени-то в списках не было! Кроме того, необходимо было найти тело и обследовать его на предмет возможности насильственной смерти, поскольку изучение каюты, коридора и палубы не дало никаких улик, по которым можно было бы заподозрить убийство.

Забегая вперед, скажем, что тело так и не было найдено. Правда, чуть позже несколько бельгийских рыбаков рассказали полиции о том, что ранним утром 30 сентября 1913 года они, выйдя на промысел, выловили в устье реки Шельды тело хорошо одетого господина. Посовещавшись, рыбаки решили отвезти его в Гент, однако им помешал внезапно налетевший шторм. Решив, что духи моря разгневались из-за того, что они отняли у стихии ее законную добычу, рыбаки бросили тело обратно в волны.

Однако перед этим с пальца утопленника было сняты два кольца, которое шкипер и передал полиции. Эти кольца были предъявлены сыну изобретателя, который признал, что они очень похожи на те, что носил его отец. Однако на них не было никаких гравировок, по которым можно было точно определить владельца (одно было обручальным, другое — перстнем с камнем, но без имени хозяина). Ювелир, у которого Дизель покупал этот перстень, признал свою работу, однако заметил, что похожие кольца у него заказывали многие.

Итак, как видите, утверждать наверняка, что выловленный бельгийскими рыбаками утопленник при жизни был изобретателем дизельного двигателя, нельзя. Поэтому до сих пор никто не знает, где покоятся останки Рудольфа Дизеля. Да и обстоятельства его исчезновения за прошедшие без малого сотню лет не стали более отчетливыми. В германской полиции изобретатель до сих пор числится как пропавший без вести.

Что касается версии убийства Дизеля конкурентами или спецслужбами, то она, как и все гипотезы, относящие к так называемой «теории заговоров», имеет один типичный недостаток. Совершенно непонятно, зачем нужно было убивать изобретателя, чье «детище» уже давно производилось на всех заводах мира, в том числе и на британских. Устройство двигателя было известно тысячам инженеров и техников, которые сами могли и собрать его, и, если нужно, усовершенствовать (кстати, именно с их помощью Черчилль все-таки смог произвести модернизацию английского флота). Убивать Дизеля имело смысл лишь до того, как двигатель поступил в серийное производство.

Вообще, если внимательно изучить некоторые детали этой истории, то выясниться, что исчезновение Дизеля в первую очередь было выгодно… самому Дизелю. Его финансовые дела в тот момент действительно были в плачевном состоянии, все шло к суду и долговой тюрьме. Может быть, гениальный изобретатель просто решил скрыться от кредиторов таким интересным способом? То есть на самом деле он не поднимался ни на какой паром (поэтому-то его имени и не было в списках), не ужинал с друзьями и не просил стюарда разбудить его. Он заранее обговорил показания с друзьями, а стюарда вполне могли подкупить.

Это объясняет и то, что кроме этих троих, никто не помнил о том, что Дизель присутствовал на пароме (за ужином прислуживал все тот же стюард) — и еще одну непонятную вещь. Дело в том, что в каюте изобретателя не обнаружили ни одного предмета, про который с уверенностью можно было сказать, что он принадлежал Рудольфу Дизелю — ни документов, ни бумажника, ни записной книжки, ни чертежей. Найденные часы были без имени владельца, плащ и шляпа — тоже. О том, что это вещи Дизеля, известно лишь из показаний Грейса и Люкмана — ну а цена им, если следовать данной версии, весьма невысока.

Есть еще один интересный момент — после исчезновения изобретателя его семья смогла справиться с финансовыми затруднениями и отдать долги. После его родные говорили, что продали некоторые патенты изобретателя. Однако, если вспомнить, что за них в то время шла ожесточенная судебная война, вряд ли бы кто-то купил их за высокую цену. Так откуда же взялись средства у семьи, потерявшей кормильца?

Итак, если собрать все факты воедино, то получается, что великий изробретатель вполне мог инсценировать собственное исчезновение. Он распустил слухи о том, что отправляется в Англию, проинструктировал двух своих знакомых, которые действительно туда ехали, о том, как надо себя вести, а они, в свою очередь, подкупили стюарда. Последний принес несколько вещей в пустую каюту, оставил на палубе шляпу и плащ, а потом заявил об исчезновении пассажира.

И хотя позже многие говорили о том, что вечером видели в компании Грейса и Люкмана третьего пассажира, но никто (кроме, опять-таки, стюарда) не знал, кто это. То есть, возможно, на судне был какой-то третий знакомый изобретателя, который «исполнял» роль Дизеля, а потом просто ушел на дно и показаний полиции не давал. Что касается находки бельгийских рыбаков, то кольца опознал сын Дизеля — а он явно был посвящен в планы своего отца. На самом деле, они могли принадлежать кому угодно — и совсем не факт, что их владельца выловили из моря 30 сентября, а не раньше.

Не исключено также, что позже Дизель под чужим именем уехал в какую-нибудь страну и устроился инженером на одном из своих заводов. Возможно, он обосновался в России — с нашей страной изобретателя связывали давние деловые отношения. И когда он помог своей семье расплатиться с долгами, то, скорее всего, продолжил трудиться над усовершенствованием своего двигателя — но уже под другой фамилией.

Источник

Правда о том как Рудольф Дизель «изобрел» дизель

#1 Zor

Правда о том как Рудольф Дизель «изобрел» дизель

(Из неопубликованной книги Льва Тюрина «Россия Родина дизельных двигателей»)

«. В феврале 1890 г. Р. Дизель по приглашению своего наставника К. Линде переезжает в Берлин и занимает высокооплачиваемый пост члена правления «Акционерного общества ходильных машин». Но новая должность и большие деньги не идут на пользу изобретателю. Работа на фирму требует максимальной самоотдачи, на обдумывание конструкции собственного двигателя нет ни времени не сил. И вскоре, словно в наказание за измену любимому делу, приходят сильнейшие головные боли, надолго вырывающие инженера из деловой среды. Дизель все чаще лечится на курортах Гарца, Баварии и Швейцарии, но душевное успокоение так и не приходит.

И тут он принимает мужественное решение оставить занимаемый пост и полностью сосредоточиться на воплощении давно поставленной важной цели – создании совершенного двигателя новой конструкции. Из этого можно сделать вывод, что Рудольфом в те годы двигало не желание разбогатеть, тогда его еще не влекла жажда наживы. Дизель хотел доказать миру что он величайший из изобретателей, вот в чем в то время заключалась главная цель его жизни.

Между тем подходил к концу 1892 год. В изобретательской среде царила бурная деятельность. В патентные бюро всего мира чуть ли не каждую неделю являлись люди странного вида с всклокоченными волосами и чертежами под мышкой. Они торопились закрепить за собой права на двигатели самых фантастических конструкций, которые были разработаны лишь теоретически. У всех перед глазами стояла печальная картина недавних событий, потрясших инженерную среду, когда наследники французского инженера Альфонса Бо-де-Роша в судебном порядке отспорили у Н. Отто право первооткрывателя четырехтактного двигателя внутреннего сгорания и аннулировали его патент, что нанесло последнему сильнейшую психологическую травму и привело в итоге к скоропостижной смерти. Поэтому многие спешили хоть как-то закрепить за собой право первооткрывателей даже не изобретений, а скорее просто сумасбродных фантастических идей.

Но не все заявители патентов были прожектерами.

В 1873 г. американский инженер Д. Брайтон создал двигатель постепенного сгорания, где в качестве топлива использовался светильный газ, а система топливоподачи обеспечивала рабочий ход поршня при постоянном давлении, что частично соответствовало рабочему процессу идеального двигателя Карно. Воспламенение смеси производилось запальным пламенем. Впоследствии Брайтон переделал свой мотор для работы на керосине.

В 1882 году немецкий ученый Келлер в своей книге «Теория газовых двигателей» выдвинул идею постройки двигателя для работы на тяжелом топливе (которым в те годы называли нефть и ее производные) с применением его самовоспламенения при постепенном введении в камеру сгорания.

В 1884 г. инженер Зейнлен открывает патент на двигатель с подачей в цилиндр керосина посредством сжатого воздуха и последующим его воспламенением искрой.

В 1885 г. немецкий инженер Эмиль Кэпитайн (Emil Capitaine) строит опытный мотор с самовоспламенением керосино-воздушной смеси.

В 1887-1890 г. изобретатель Харгривс (Hargreaves) конструирует несколько опытных моторов низкого сжатия с самовоспламенением топлива, работающих на нефти.

В 1885-90 г.г. англичанин Герберт Аккройт-Стюарт получает ряд патентов на двигатель низкого сжатия с самовоспламенением топлива (нефти и керосина), впоследствии получивший в России прозвище «нефтянка», который был построен в 1889 г. В его патенте № 7146 дается следующее описание: «Сначала производится сжатие только воздуха, после чего в этот сжатый воздух вводится необходимое количество горючего в виде пара или газа с тем, чтобы образовалась взрывчатая смесь».

Впрочем, воздух разогревался до высоких температур не столько в результате сжатия, сколько теплом, поступающим от калильной головки (калоризатора), находящейся в верхней части цилиндра и разогревающейся при сгорании смеси до температуры 350…550 С.

Этот мотор был экономичнее паровых машин, удобен для мелких предприятий, и начал постепенно получать широкое распространение, а в России выпускался вплоть до 40-х г.г прошлого века.

Вышеизложенное доказывает, что технические идеи, которыми воспользовался Рудольф Дизель, были не новы. Каждый год привносил в мировое двигателестроение все новые и новые открытия. Основная трудность состояла в том, что идей было слишком много. Как выбрать из них наиболее жизнеспособные, как увязать их в единой технической конструкции? Изобретатель сутками напролет мысленно комбинировал самые невероятные сочетания решений, которые могут обеспечить жизнь его будущему мотору. А по утрам Рудольф дрожащими пальцами раскрывал свежие технические журналы, он приходил в ужас от мысли, что кто-то его уже опередил. Он больше не мог ждать, жизнь призывала к решительным действиям.

И вот 20 февраля 1892 г. Дизель заявляет свой первый патент, зарегистрированный за №67207 и закрепляющий его права на 15 лет. В описательной части излагалось, что это будет особый тип двигателя «компаунд» состоящий из двух цилиндров. Сначала в первом цилиндре производилось сжатие воздуха не смешанного с топливом, причем для снижения температуры предполагалось впрыскивать в него водяную пыль. Затем предварительно сжатый воздух подавался во второй цилиндр меньших размеров, где предполагалось его «дожать» до значения 250 атм. (это в 100 раз больше чем давление в шине вашего автомобиля). Затем в раскаленный вследствие сжатия воздух предполагалось вводить мелкими порциями угольную пыль (полученные путем размельчения угля частицы по размерам гораздо меньше частиц пшеничной муки). В результате продукты сгорания должны были расширяться в обоих цилиндрах, причем процесс сгорания смеси должен был происходить постепенно и при постоянной температуре. Этот двигатель, названный изобретателем «рациональный», должен был работать без водяного охлаждения цилиндра, чем (по мнению автора патента) будет достигнута значительное повышение его КПД. Кроме того, процесс горения должен был проходить при большом избытке воздуха.

В патенте был закреплен термодинамический процесс двигателя, который в упрощенном виде можно свести к 3-м тезисам: 1) предварительное сжатие воздуха (газа или пара) до высокой температуры, обеспечивающей самовоспламенение топлива; 2) введение в цилиндр топлива настолько постепенно, что сгорание будет происходить без существенного повышения температуры и давления; 3) по прекращении подвода топлива в цилиндре имеет место дальнейшее расширение находящейся в нем массы газа.

Таким образом, в патенте описывался предполагаемый к постройке двигатель, фактически представляющий собой идеальную тепловую машину Карно.

Однако изобретатель предусматривал и второй «временный» вариант двигателя упрощенной конструкции, где был лишь один цилиндр, а воздух сжимался только до 90 атм.

На все письма был получен категорический отказ. Главные технические советники заводов опытные инженеры-практики выносили схожий вердикт: двигатель нежизнеспособен. В частности указывалось, что необходимость достижения высокой степени сжатия воздуха в цилиндре вызовет сильную нагрузку на детали и приведет к их быстрому разрушению; использование в качестве топлива угольной пыли, обладающей низкой теплотворной способностью, не обеспечит получение достаточного количества энергии, чтобы преодолеть противодействующую силу больших механических потерь, неизбежных при достижении такого сильного сжатия; а неизбежная сложность конструкции системы топливоподачи будет являться причиной низкой надежности и приведет к частым перебоям работы двигателя.

Через много лет эти пророческие замечания вспомнили, да было уж поздно…

Но Рудольф Дизель был невероятно красноречив и обладал удивительной способностью убеждать людей в непременном успехе задуманного дела. Он облачился в свой лучший костюм и отправился на личную встречу с владельцами Аугсбургского машиностроительного завода (АМЗ). На совещание были приглашены все технические специалисты предприятия во главе со старым мастером Крумпером. Дизель был великолепен, поражал своей энергией, блистал остроумием, и удивил присутствующих своими глубочайшими техническими познаниями. Рудольф с легкостью выводил на доске сложнейшие физические и математические формулы, чертил причудливые графики, по памяти перечислял различные конструкции изобретенных двигателей, и тут же проводил подробный анализ их достоинств и недостатков. Крумпер пытался возражать, пробовал вернуть Рудольфа с небес на землю и указывал ему на конструктивные недостатки его собственного теоретического двигателя. Но все было тщетно, Дизель снова и снова возносился мыслью ввысь, в общем он всех переговорил…

И вот в феврале 1893 года Рудольф Дизель заключает договор, согласно которому АМЗ предоставляет изобретателю свою производственную базу, концерн Круппа (которого Дизелю также удалось заразить своей идеей) финансирует работы, а Дизель обязуется сконструировать опытный рабочий образец своего чудо-мотора, и в случае успеха дает свое согласие этим двум предприятиям на самостоятельное производство и продажу новых двигателей (безвозмездно уступает свой патент).

В ознаменование этой победы конструктор в том же 1893 году спешит довести до широкой технической общественности теоретические основы, подробно разъясняющие термодинамические процессы, происходящие при работе его теоретического двигателя. Он издает брошюру со смелым названием: «Теория и конструкция рационального теплового двигателя, призванного заменить паровую машину и другие существующие ныне двигатели», где помимо теоретических выкладок было подробным образом изложено техническое описание тепловой машины, защищенной патентом, а заодно наглядно разъяснялось насколько она лучше других моторов, в том числе и двигателя Отто. Между прочим, термический КПД своей совершенной машины Дизель оценил в 73%, что даже превосходило КПД идеальной машины Карно (и пока не удалось достичь даже современным моторам). Для наглядности к брошюре был приложен набросок двигателя в 100 индикаторных л.с., работающего на угольной пыли, с подсчитанными основными размерами. Максимальное давление сжатия в цилиндре предусматривалось 250 атм., максимальная температура 800 С, при сжатии воздуха в цилиндр впрыскивалась вода (около 24 л. на 1 л.с. в час). Рубашка охлаждения не предусматривалась, напротив, стенки цилиндра предполагалось защитить от потерь драгоценного тепла «фарфоровой или стеклянной футировкой». В конце сочинения в полном соответствии добрым традициям, когда-то заложенным еще Ленуаром, автором было высказано пророчество скорой и неминуемой гибели паровых машин, а заодно и верный конец всех ныне выпускаемых несовершенных двигателей внутреннего сгорания, на смену которым уже идет его «рациональный двигатель».

Брошюра произвела эффект разорвавшегося снаряда. Со всех сторон в адрес изобретателя полетели едкие насмешки, инженеры предлагали ему показать в живую этот волшебный мотор, а некоторые обвиняли Дизеля в прожектерстве и саморекламе. Неожиданная поддержка последовала лишь от бывших учителей Рудольфа – Линде и Шретера. Но и их оценки были весьма осторожны и более касались характеристик личности смелого конструктора, чем теоретических и технических аспектов его работы.

Складывалось впечатление, что Дизеля пугала мысль, что кому-то из конструкторов придут в голову точно такие же идеи, которые в те годы практически витали в воздухе. Многие изобретатели были на полшага от таких же открытий, и на строительство опытного образца, который бы подтвердил или опроверг правильность предварительных теоретических расчетов, у Рудольфа уже не оставалось времени. Вот в чем (по моему мнению) заключается главная причина такой на первый взгляд странной последовательности действий изобретателя.

Дизель был чрезвычайно честолюбив, он хотел быть первым среди лучших, он мечтал стать Карно 19 века. В результате ему пришлось рискнуть и выложить на свет непроверенные практикой весьма шаткие выводы о рабочих процессах двигателя, пока еще существовавшего лишь в его воображении. Он словно кричал толпе: наука должна идти впереди практики, наука, вот что самое главное при конструировании.

Но его современники, большей частью конструкторы-самоучки, не поняли этих устремлений Рудольфа. Многим показалось, что он решил им в противовес изобразить из себя большого ученого, и с нетерпением ожидали продолжения развития событий, втайне предвкушая увидеть в конце грандиозный провал. Сама постановка вопроса, заключающаяся в том, что никому не известный молодой инженер заранее назвал свой несуществующий мотор более совершенным, чем различные двигатели тех лет, хорошо зарекомендовавшие себя на производствах, многим уважаемым представителям технической среды показалась оскорбительной.

Вот так Рудольф Дизель собственными руками невольно вбил первый клин в отношениях между собой и европейским инженерным сообществом, что явилось краеугольным камнем в его последующей жизни и судьбе и в итоге привело к столь прискорбному финалу. Возможно, что его жизнь сложилась бы более счастливо, если бы он шел к своему мотору не через науку, а наобум, и никому не мешая, бездумно вращал маховое колесо, временами подавая топливо в цилиндры, в надежде волей случая получить хороший результат, как это когда-то делал знаменитый Отто.

Словом, выбранный план действий принес Дизелю больше вреда, чем пользы, но тогда этого не осознавал.

В итоге в августе 1893 г. Дизель сделал первый отход от собственного патента и решил попробовать запустить мотор, впрыснув в камеру сгорания бензин. Результат превзошел все самые смелые ожидания – бензин немедленно вспыхнул, и возникшее давление моментально разорвало на части ввинченный в цилиндр контрольный манометр. Куски металла со свистом полетели во все стороны, чудом не поубивав экспериментаторов. Механики быстро исправили мотор, но все усилия заставить его работать оказались напрасными. В таком виде первая тепловая машина Рудольфа Дизеля оказалась нежизнеспособной. И что самое удручающее – данный факт ставил под сомнение правильность выводов изобретателя, закрепленных в патентах и подробно изложенных в брошюре, разошедшейся по всему белу свету и наделавшей такой переполох в ученом сообществе.

Из случившегося печального события изобретатель вынес 3 истины:

1. Топливо действительно может воспламеняться от предварительно сжатого воздуха и такому мотору не требуется отдельный зажигательный аппарат.

2. Нужно конструировать устройство для распыливания подаваемого в цилиндр бензина.

3. Его теоретические выводы начинают трещать по всем швам.

В итоге 30 ноября 1893 г. Дизель спешно заявляет второй патент, зарегистрированный за №82168, в котором несколько расширяет объем первого патента, в частности допускает возможность работы мотора на разном топливе, а также описывает способ подачи горючего в цилиндр сжатым воздухом с помощью компрессора.

Первая же неудача, неизбежная в столь сложном деле, ввергла Дизеля в отчаяние. Мысли о возможной ошибочности его идей и теоретических обоснований приводили изобретателя в панику. Гордый Рудольф сильно переживал, в глазах старых заводских инженеров ему мерещились лукавые огоньки, казалось, что они втайне радуются постигшей конструктора неудаче и злорадно ухмыляются за его спиной. Наступает глубокая депрессия, опять наваливаются сильные головные боли, Дизель прекращает конструкторские работы и уезжает на лечение в Италию.

Но тут сыграла роль еще одна примечательная особенность личности Рудольфа: он умел окружить себя талантливыми людьми, сплотить дружный конструкторский коллектив единомышленников, работающий ровно и слаженно, будто единый механизм. И несмотря на отсутствие Дизеля этот механизм не остановился. Молодые инженеры и механики с немецкой педантичностью полностью разобрали машину, осмотрели детали, выявили все недочеты, и используя полученный опыт мало-помалу приступили к постройке второго экспериментального мотора.

И вот Рудольф Дизель начинает получать письма, в которых товарищи подробно рассказывают изобретателю о проделанных шагах, делятся своими идеями, всячески подбадривают и умоляют не бросать начатое дело на полпути. Эти письма были словно бальзам для душевных ран конструктора, под их влиянием Рудольф воспрянул духом, снова обрел веру в успех, и через пару месяцев, собрав волю в кулак, возвратился в Аугсбург и начал строить второй мотор.

В начале 1894 года второй опытный двигатель был завершен и готов к проведению экспериментов. Он оказался более удачливым и 17.02.1894 г. впервые самостоятельно заработал и совершил аж 88 оборотов. В качестве топлива в нем использовался керосин, который разработчики сперва пробовали подогревать, а потом пытались организовать его подачу в цилиндр через карбюратор.

Здесь необходимо сделать дельное замечание, что серьезные теоретические обоснования мало помогли Рудольфу Дизелю, и он, подобно многим изобретателям-самоучкам, в итоге пошел экспериментальным путем и постоянно изменял и переделывал конструкцию своей машины в зависимости от показанных двигателем тех или иных порой совершенно неожиданных для изобретателя результатов. И по ходу дела неоднократно убеждался, что процессы в двигателе протекают в точности не так, как он ранее себе представлял, в чем впоследствии никогда не сознавался.

И самое важное: рядом с ним трудились оставшиеся для истории безызвестными талантливые немецкие механики, которые в буквальном смысле вдохнули жизнь в этот мертворожденный сложный и капризный механизм.

Между тем слухи об опытах Дизеля мало-помалу начали доходить до машиностроителей, и он, словно ловкий бизнесмен, охотно пошел на контакт с капиталистическими акулами. Инженер провел ряд эффектных презентаций своего все еще не сконструированного двигателя. Это принесло неплохие плоды: уже в мае 1894 г. фирма братьев Корель из Гента спешит по дешевке приобрести патент на производство будущего мотора. Затем Рудоьф заключает контракт с французскими дельцами об утверждении общества «Дизель», которое принимает обязательства построить моторный завод в городе Бар-ле-Дюк.

Данный факт свидетельствует, что на этом этапе творческого пути перед нами предстает уже не самозабвенный изобретатель, работающий ради светлой идеи. Началось перерождение личности конструктора, он впервые начал задумываться о выгодах, которые должен сполна извлечь из своего смелого проекта. В воздухе запахло крупными деньгами и Дизель не желал их упускать.

В январе 1895 года был построен третий мотор, имеющий (вразрез первоначальным заявлениям изобретателя) водяную рубашку, обойтись без которой никак не получалось. Вначале он стабильно работать отказался, и лишь в результате многочисленных доделок-переделок 1 мая этого же года моторчик, на радость изобретателю, самостоятельно потарахтел полчаса, после чего остановился.

26.06.1895 г. двигатель был окончательно отлажен и впервые испытан под нагрузкой для снятия рабочей характеристики. Результаты оказались ошеломляющими: эффективный КПД образца составил около 0,23; расход топлива на лошадиную силу в час (л.с.ч.) – 206 г. Полученный КПД намного превосходил аналогичный показатель царивших в те годы наилучших стационарных паровых машин (0,15), а также был выше КПД использующихся на некоторых предприятиях двигателей Ленуара (0,05) и широко распространенных четырехтактных двигателей Отто (0,15).

Изложенное позволяет сделать важный вывод: сплоченным коллективом немецких инженеров и техников под руководством Рудольфа Дизеля на опытном производстве АМЗ путем многолетних практических экспериментальных работ фактически наугад был построен доселе неизвестный и никем не описанный двигатель (опытный образец) нового типа с воспламенением от сжатия, выполненный по ещё никем не запатентованной конструктивной схеме и являвший собой совсем не тот двигатель, что был описан в патентах Р. Дизеля.

А происходящие в нем термодинамические процессы даже для самих создателей в то время являлись полной загадкой, и лишь впоследствии были изучены в ходе многочисленных опытов, проведенных учеными-исследователями. Роль этого события в истории двигателестроения (по мнению автора) заключается в том, что Рудольф Дизель доказал возможность постройки двигателя нового типа с воспламенением от сжатия, который по своему эффективному КПД значительно превосходил самые совершенные моторы тех лет.

Одним словом, как метко выразился современник Дизеля инженер Аугсбургского завода Г. Гюльднер:

«…Постулат «опыт перекрывает теорию» имеет для моторостроителя особенно острое значение. Бесчисленные изобретения – и между ними такие, успех которых был почти несомненно доказан теоретическим расчетом – разбивались опытом, или же, путем практики достигали такого конечного результата, который едва позволял узнать первоначальные идеи изобретателя…»

Руководство предприятия на радостях тут же приняло решение немедленно приступить к строительству очередного большого опытного двигателя, предназначенного для официальных испытаний, который после очередных многочисленных мелких усовершенствований и переделок был окончен в октябре 1896 года и являл собой слегка усовершенствованную и увеличенную в размерах копию мотора №3. Под этим номером он и вошел в историю.

Это был четырехтактный двигатель мощностью около 20 л.с. с вертикально расположенным цилиндром. В первом такте за счет ранее запасенной силы инерции маховика поршень шел от ВМТ к НМТ и засасывал в цилиндр воздух. Во втором такте движимый маховиком поршень возвращался в ВМТ и сжимал воздух до 35 атм. При этом воздух разогревался до 600-700 С. В начале третьего такта предварительно сжатый компрессором в отдельном резервуаре (ресивере) атмосферный воздух под сильным напором подавался в топливную форсунку, и после поднятия запорной иглы перемешивался с керосином и устремлялся внутрь цилиндра, где за доли секунды смешивался с раскаленным воздухом. В результате смесь вспыхивала, и образовавшиеся газы перемещали поршень вниз, а тот давил на шатун и приводил во вращение коленчатый вал двигателя. Мощность мотора могла регулироваться либо изменением интенсивности подачи керосина топливным насосом, либо изменением силы давления компрессора. А запасенный в ресивере воздух использовался для пуска остановленного мотора. Распределительный вал находился вверху и имел пять кулачков: один управлял клапаном, выпускающим из ресивера воздух, другой клапаном, выпускающим керосин, третий – клапаном выпуска отработавших газов. Два остальных кулачка управляли клапанами, регулирующими подачу воздуха из ресивера в цилиндр для пуска мотора в ход. Можно сказать, что мотор был оснащен пневматическим стартером, о котором в патентах не упоминалось.

Вот к такой конструкции изобретатель и механики пришли через два года упорных трудов и исканий.

Стоит отметить, что в соответствие с ныне принятой классификацией топливная система этого двигателя занимала промежуточное положение межу внешним и внутренним смесеобразованием, поскольку в двигатель впрыскивалось не топливо, а топливо с воздухом, т.е. образование горючей смеси фактически начиналось вне цилиндра, а оканчивалось в цилиндре. Позже такие моторы стали называть «компрессорные дизели».

17 февраля 1897 г. привлеченный в качестве независимого эксперта бывший учитель Рудольфа Дизеля профессор Мюнхенской высшей технической школы Шретер провел трехдневные испытания опытного образца, который показал потрясающие для того времени характеристики: при номинальной нагрузке мотор выдавал мощность 18-20 лошадиных сил, расходуя 0,24 кг керосина на 1 л.с.ч., показывая при этом невероятно высокий для машин тех лет эффективный КПД=0,26. Таким образом, в этом двигателе 26% полученной энергии расходовалось на полезную работу. А самое удивительное, что при половинной (частичной) нагрузке КПД снижался лишь до 0,225. Много это или мало, как понять?

Все постигается в сравнении. Например, в 1963 г. были проведены испытания двигателя М-21 при движении автомобиля «Волга» в различных эксплуатационных режимах. Исследователи установили, что при движении по городу средний эффективный КПД двигателя составляет лишь 0,13; при движении автомобиля на загородном шоссе он слегка увеличивался и в среднем составлял 0,17. А наиболее высокий КПД, полученный в результате эксперимента, оказался равным 0,265 (практически такой же, как у опытного двигателя Дизеля).

КПД наилучших современных дизельных моторов легковых автомобилей при работе в режиме максимальных нагрузок составляет 0,42. А при частичных нагрузках эта цифра снижается почти наполовину и приближается по значению к полученному при работе в таких же режимах КПД допотопного опытного двигателя Дизеля. В результате чаще всего около 70% тепла от сгоревшего топлива в современных автомоторах выпускается в атмосферу, и лишь в лучшем случае около 30% преобразуется в полезную работу.

Данный пример наглядно показывает, насколько труден путь усовершенствования двигателей и какие ничтожно малые результаты достигнуты конструкторами на этом пути за последние 100 лет.

Дизель купался в лучах неожиданно обрушившейся на него славы. И лишь одно обстоятельство омрачало успех: совершенствование мотора все дальше и дальше уводило его конструкцию и рабочие процессы от описания, приложенного к патентам и подкрепленного теоретическими обоснованиями, изложенными в знаменитой дизельной брошюре. Но время было упущено, вносить изменения в уже проданные патенты было как-то неловко. Да и признаваться в теоретических ошибках в столь торжественный момент явления в свет «рационального двигателя», подрывая свою деловую репутацию, Рудольфу было как-то неудобно.

Отчет профессора Шреттера вверг промышленников в шоковое состояние. Потом они опомнились, и неожиданно уверовав в волшебную силу этого еще толком не испытанного и непроверенного в деле двигателя засыпали изобретателя предложениями о выкупе прав на возможность строить такие моторы на своих заводах.

И Рудольф Дизель, словно купец на ярмарке, принялся распродавать патенты налево и направо, на него хлынул золотой дождь, и казалось, что ему никогда не будет конца. Буквально за месяц он стал очень состоятельным человеком, и вскоре уже являлся членом правления многочисленных акционерных обществ, собирающихся строить заводы для производства его мотора, скупал нефтеносные месторождения в Галиции, земельные участки в Гамбурге, и даже начал закладку фундамента роскошного особняка на самой лучшей улице Мюнхена. Ученый инженер быстро превратился в дельца и даже захотел стать промышленником – расторг свой контракт с Аугсбургским машиностроительным заводом и основал в Аугсбурге собственный машиностроительный завод, где намеревается наладить массовое производство моторов измененной конструкций по собственным чертежам. Рудольф чувствовал себя триумфатором. Казалось, будто весь мир лежит у его ног.

Тогда он был еще слишком молод и не понимал, что деньги и слава не всегда запряжены в карету, везущую человеку счастье…

В перерывах между сделками Дизель и профессор Шретер мотались по всей Европе, где собирали огромные аудитории, оповещая общественность о новом важном мировом открытии, и выступали с пространными докладами, более походившими на рекламную кампанию, чем на научно-просветительскую деятельность. Статьи, посвященные дизельмоторам, не сходили с первых страниц научных журналов по всему миру.

И вот наконец настало триумфальное событие в жизни Рудольфа Дизеля.

16 июня 1897 г. в городе Кассель открылся очередной годовой съезд Союза германских инженеров, на котором также присутствовали инженеры из всех ведущих мировых стран. Изобретатель выступил с докладом «Рациональный двигатель Дизеля». Начал он с того, что еще раз напомнил слушателям о своих теоретических изысканиях, объясняющих принципы работы «рационального теплового двигателя», изложенные в знаменитой брошюре 1893 г., подчеркнув, что в принципе все ранее сделанные теоретические выкладки оказались правильными. Затем перешел к изложению достигнутых результатов, и заодно поведал о своих неудачах и успехах, в итоге приведших к убедительной победе.

После чего он довел слушателям 4 теоретических тезиса, описывающих цикл работы сконструированного им двигателя, которые можно изложить в следующем упрощенном виде: 1) сильное сжатие воздуха поршнем в одном цилиндре и получение в этом такте наивысшей температуры рабочего процесса; 2) достижение в цилиндре при сжатии давления около 50 технических атмосфер (вместо ранее задекларированного в патентах последовательного сжатия до 200 ата в двух соединенных цилиндрах); 3) постепенное введение в цилиндр топлива (твердого, жидкого или газообразного) таким образом, чтобы процесс его сгорания в цилиндре шел при постоянной температуре, ранее достигнутой в такте сжатия; 4) сжигание топлива при большом избытке воздуха.

Потом Дизель, предвосхищая неудобный вопрос: «зачем в его двигателе сделана система охлаждения – водяная рубашка, если он всегда настаивал на том, что «рациональный двигатель» охлаждать не нужно и даже вредно?» несколько туманно пояснил, что «водяная рубашка не является неизбежным злом, но теоретической необходимостью». И напомнил слушателям, что его первый опытный двигатель (чуть не убивший конструктора при разрыве манометра) рубашки не имел, чем «была доказана возможность работать без водяного охлаждения, предусмотренная теоретически».

Что было неправдой, поскольку этот неудачный мотор так никогда и не заработал, но видимо изобретатель за давностью лет данный факт как-то запамятовал. Затем Дизель, немного замявшись и тяжело вздохнув, добавил, что ранее принятая им «точка зрения, будто водяная рубашка при двигателях внутреннего сгорания является главным препятствием для достижения более высокой отдачи – неправильна». Хотя каких-то 20 минут назад он убедительно доказывал обратное. (И вообще непонятно, зачем все прицепились к этой злосчастной рубашке?). Стоит ли говорить, что про отказ от первоначального решения впрыскивать воду в цилиндр он даже не упомянул.

Словом, доклад Рудольфа Дизеля временами более напоминал речь политика, чем отчет конструктора.

Очень печально, что Рудольф, несмотря на свой величайший ум, так и не понял банальную истину: можно легко убедить в правильности сомнительных выводов безграмотных алчных промышленников, бросающихся, словно акулы, на все появляющиеся новшества, видя в них возможные источники очередных барышей. Но не получится с такой же легкостью одурачить своих коллег-инженеров, которые без особого труда посредством общеизвестных физических и математических формул могут перепроверить предоставленные им на ознакомление материалы, описывающие свойства расхваливаемого мотора. И не нужно сильно возноситься ввысь, полагая, что тебя окружают одни идиоты.

Так оно в последствии и вышло…

К докладам Дизеля и Шретера прилагалась индикаторная диаграмма двигателя, полученная в ходе испытаний, на которой для сравнения были нанесены линии характеризующие работу паровых машин, т.е. наиболее распространенного двигателя тех лет. Рисунок наглядно показывал существенное преимущество двигателя Дизеля. Впоследствии при анализе графиков дотошными инженерами было обнаружено, что диаграмма парового двигателя построена некорректно, занижает его эффективные показатели, и таким образом допущенная ошибка играет на руку новому мотору.

А в сентябре 1897 года в журнале «Летопись Союза немецких инженеров» была опубликована статья профессора Е. Мейера, в которой уважаемый ученый привел отчет по результатам подробного анализа материалов испытаний новоявленного мотора Дизеля, и с помощью уравнения Клайперона подсчитал, что в конце процесса сгорания абсолютная температура газов по отношению к температуре в конце сжатия возросла в 2,2 раза, что состояло в явном противоречии с утверждением Дизеля о том, будто процесс сгорания в цилиндре происходит при постоянной температуре, ранее достигнутой в такте сжатия. Также было установлено, что максимальное давление в цилиндре составляло 33 ата (Дизель приводил цифру 50 ата).

Исследование оканчивалось очень неудобным для изобретателя выводом:

«Диаграммы на самом деле обнаруживают, что часть топлива сгорает при приблизительно постоянном объеме, другая часть – при приблизительно постоянном давлении и только остаток, который догорает, сжигается при приблизительно постоянной температуре.

Эти факты, обнаруживаемые опытом, заставляют, таким образом, сделать заключение, что основные точки зрения, из которых исходит Дизель в своей брошюре и на которых основаны приведенные тезисы, ошибочны».

А тут еще вдобавок проведенные инженерами дополнительные испытания опытного двигателя показали, что сгорание в нем происходило при коэффициенте избытка воздуха равном 1,26 (как и у бензиновых моторов тех лет), что не соответствовало 4 тезису Дизеля о сжигании топлива при большом избытке воздуха. А температура в результате сгорания возрастала аж в 2 раза (от 800-900К до 1700-1800К), что противоречило третьему тезису Дизеля и доказывало правильность выводов профессора Мейера.

Таким образом, возникала комическая ситуация. Существовали два двигателя:

1) рациональный двигатель Дизеля, защищенный многочисленными патентами, устройство и теоретические циклы работы которого изобретатель очень подробно и неоднократно излагал как в патентах, так и в многочисленных докладах, сделанных за последний год;

2) представленный на испытание профессору Шретеру опытный образец двигателя, сконструированный Рудольфом Дизелем на Аугсбургском машиностроительном заводе (чертежи которого Рудольф вручал вместе с переуступкой своих патентных прав), конструктивные решения и реальные рабочие процессы которого (за исключением воспламенения от сжатия) противоречили описаниям в его патентах.

Получалось, что Дизель продавал патенты вовсе не на тот двигатель, который был им фактически воплощен в металле.

В воздухе повис тяжелый вопрос: либо Шретер и Дизель при составлении графиков (индикаторных диаграмм) совершенно случайно допустили многочисленные ошибки, либо они предоставили неверные сведения намеренно, дабы выдать желаемое за действительное и хоть как-то подогнать сконструированный двигатель под описания патентов изобретателя.

Также ничто не мешало Дизелю получить новые патенты, полностью соответствующие изобретенному мотору. Но гордец не захотел воспользоваться представившейся возможностью и признаться в заблуждениях. И вот ранее возникшая трешника в отношениях между Рудольфом Дизелем и сообществом немецких инженеров еще больше расширилась и постепенно начала превращаться в пропасть.

Прозвенел первый тревожный звонок, но изобретатель его не услышал.

Шумиха вокруг изобретения и его создателя, суета машиностроителей и закладка по всему миру новых производств по выпуску дизельмоторов, создавали впечатление победоносного окончания многолетнего труда, торжества гениальной идеи, когда-то родившейся в голове молодого студента Мюнхенского училища.

Читайте также:  Охладительная жидкость для двигателя

Между тем нелегкий жизненный путь нового двигателя еще только начинался.

Первый настоящий (а не опытный) двигатель был построен Аугсбургским машиностроительным заводом в ноябре 1897 года и установлен в цехе спичечной фабрики в г. Кемптен.

Это важное дело как-то сразу не заладилось. Началось с того, что машиностроители сорвали сроки поставки из-за необходимости тщательной подгонки деталей мотора и внеочередных многочисленных конструктивных переделок. Соратники Дизеля старый монтер Шмуккер и молодые инженеры Мейер и Пухта в буквальном смысле жили прямо на фабрике и по очереди дежурили около двигателя, от работоспособности которого зависел успех нового начинания и деловая репутация всего Аугсбургского завода. Однако во время настоящей (а не показной) длительной работы поломки стали выявляться одна за другой с завидным постоянством и многообразием.

Сначала начали прогорать клапаны и поршни, затем сломался топливный насос, отказался работать компрессор, и в довершение всех бед быстро засорялась форсунка. Двигатель больше ремонтировался, чем работал. Монтеры буквально не отходили от больной машины, они с немецкой тщательностью и аккуратностью устраняли поломки, изменяли конструкцию деталей, вели поиск новых, более прочных и термостойких материалов для изготовления поршней, колец и шатунов, увеличивали прочность деталей клапанного механизма, экспериментировали с различной формой форсунки и запорной иглы.

Вскоре уставшим от постоянных ремонтов инженерам и механикам стало очевидно, что для безотказной работы двигателя требуется доселе невиданная в машиностроении точность производства и обработки деталей. Были нужны новые станки.

В это же время и на вновь отстроенном изобретателем производстве царила паника. Дизель, словно в помутнении рассудка, требовал от инженеров своего конструкторского бюро объединить усилия и во чтобы то ни стало сконструировать тот идеальный двигатель, работающий на угольной пыли, который был так подробно расписан в его брошюре. Этот двигатель казался ему единственно возможным выходом из тупика, в который изобретатель сам себя загнал. Но дело так и не сдвинулось с мертвой точки, коллектив трудился с полной самоотдачей, вместе с пылью пробовали сжигать керосин, но мертворожденному механизму это помочь не могло. Затем пытались наладить работу мотора на светильном (каменноугольном) газе, но тоже безрезультатно.

Возможно, что ситуацию мог бы спасти творческий гений самого Дизеля, но он к тому времени слишком сильно увяз в многочисленных коммерческих проектах, и на серьезную техническую работу, требующую тщательной концентрации всех внутренних сил, у изобретателя просто физически не хватало времени. Вскоре Рудольф Дизель был вынужден признаться себе в том, что воплощение в металле так красиво расписанного им рационального мотора недостижимо.

Не лучшим образом шли дела и на других производствах, жадно нахватавших патенты на революционный двигатель.

Инженеры и механики всего мира упорно бились за жизнь тепловой машины, которую сам изобретатель уж давным-давно похоронил. Они боролись изо всех сил…

Репутация новоявленного мотора была сильно подорвана, его дальнейшая судьба представлялась неопределенной…

Этим обстоятельством решили воспользоваться обрадованные производители паровых двигателей. С помощью продажной прессы они организовали мощную компанию, направленную на дальнейший подрыв репутации изобретенного мотора, способного составить конкуренцию их собственным машинам. Одна за другой начали выходить в свет статьи, убедительно доказывающие утопичность идеи такого двигателя и называющие Рудольфа Дизеля величайшим авантюристом 19 века.

На голову изобретателя посыпались многочисленные проклятия, произносимые на всех языках мира. А вскоре начали приходить повестки из судов по искам, предъявленным промышленниками. Дизеля обвиняли в мошенничестве и деловой недобросовестности.

Собственные проекты Рудольфа также оказались убыточными. Нефтяные месторождения иссякли, земельные участки оказались никому не нужны, учрежденный им завод выпустить продукцию так и не смог. Дизель оказался неудачливым дельцом. На него снова навалились жуткие головные боли, врачи и адвокаты пожирали последние деньги. В жизни Дизеля началась долгая черная полоса.

Судьба словно жестоко мстила изобретателю за отход от главного дела, к которому его предназначила.

Время шло, и вот через два года длительных доводочных работ на спичечной фабрике в г. Кемптен инженерам и механикам Аугсбургского машиностроительного завода каким-то чудом удалось вдохнуть жизнь в эту капризную тепловую машину. Двигатель наконец вышел из комы и потихоньку начал работать на благо германской промышленности.

К тому времени и в других странах начали появляться работоспособные конструкции двигателей с воспламенением от сжатия, в процессе доводки так переделанные, что порой их объединяла с образцом лишь общая конструктивная форма, ибо каждый завод шел к успеху своим особенным путем.

Словом, как выразился один из современников, лишь благодаря упорному труду и невероятной изобретательности многочисленных механиков и инженеров, которые непрерывными конструктивными усовершенствованиями неоднократно спасали двигатель Дизеля от преждевременной смерти, по всему свету мало-помалу начали рождаться работоспособные моторы, которые по своей конструкции иногда очень далеко удалялись от своего прототипа.

Вот при таких обстоятельствах моторы с воспламенением от сжатия, впоследствии названные «компрессорные дизели», потихоньку начали свое победное шествие по миру. «

Источник

Наука и дизельный двигатель

По материалам выставки «Высокие технологии XXI века» в Экспоцентре на Красной Пресне.

Дизельные двигатели более экономичны, неприхотливы и, несмотря на неприятный запах выхлопа, экологически более чисты, чем бензиновые. К сожалению, до последнего времени компактные дизели встречались очень редко. Тульские машиностроители создали одноцилиндровый дизельный двигатель ТМЗ-450Д, который можно применять в малогабаритных транспортных средствах, сельскохозяйственной и коммунальной технике. Оснащенный генератором двигатель удобно использовать в качестве автономного устройства электропитания.

Двигатель весит всего около 60 кг и развивает мощность до 8 кВт (11 л. с.). При полной загрузке он потребляет в час менее 2,5 л горючего, то есть стоимость 1 кВт.ч энергии при нынешних ценах на дизельное топливо составляет около 3 рублей.

Читайте в любое время

Все материалы сайта принадлежат редакции
журнала «Наука и жизнь»

Портал функционирует при финансовой поддержке Федерального агентства по печати и массовым коммуникациям.

Поддержка и развитие сайта – KTC Digital Production

Портал журнала «Наука и жизнь» использует файлы cookie. Продолжая пользоваться порталом, вы соглашаетесь с хранением и использованием порталом и партнёрскими сайтами файлов cookie на вашем устройстве. Подробнее

Источник

Семиконечная «Звезда»: показан уникальный российский дизельный двигатель для кораблей

В эфире программы «Военная приемка» был показан уникальный дизельный двигатель в форме 7-ми конечной звезды за производством завода «Звезда». По словам директора по развитию завода «Звезда» Александра Зиновьева, 7-ми конечный форм-фактор является самым эффективным в мире, соотношение мощности двигателя и его массы больше, чем у любого другого самого совершенного иностранного дизеля.

Также, сотрудники завода продемонстрировали процесс проверки. Рабочий, начиная вращение с одной стороны установки, приводит в действие все 56 поршней, тем самым позволяя проверить работу двигателя. Директор по развитию завода «Звезда» объяснил, для чего проводится данное тестирование.

Дизельный двигатель с 7-ми конечным форм-фактором изначально был разработан советским конструктором В.М. Яковлевым для авиации, но теперь он приспособлен для работы в море. Мощность данного дизельного двигателя 8000 л.с., он состоит из 7 рядов, на каждом из которых расположено по 8 цилиндров.

Источник

Виток спирали эволюции: будущее автомобильных двигателей

В рамках спецпроекта с брендом моторных масел G-Energy рассказываем об истории автомобильных двигателей. Первая часть — экскурс в историю двигателестроения, вторая и третья — история автомобилей ХХ века, четвертая — спортивная история. Сегодня говорим о будущем автомобильных двигателей.

«Пятилетку – в четыре года!»

Третье десятилетие XXI века должно стать решающим в истории мирового автомобилизма, в истории развития двигателей. И это не пафосное заявление: складывается слишком много факторов. Инженеры довели двигатель внутреннего сгорания практически до совершенства, но этого оказалось мало. Экологи и политики оказывают на автоиндустрию серьезнейшее давление, буквально вынуждающее к переходу на использование электроэнергии. Развернулось едва ли не соревнование – у кого процесс будет идти быстрее. В изначальных планах формулировался глобальный переход «на электротягу» к середине века, но сейчас все больше стран строят «встречные планы». Буквально на днях объявила о смещении даты «бана» традиционных двигателей одна из цитаделей мирового автомобилизма – Великобритания: здесь переход к электромобилям планируется уже в 2030 году. Новость о том, что в 2024-м BMW прекратит производство бензиновых и дизельных двигателей на заводе в Мюнхене – том самом, с которого все начиналось, пришла уже тогда, когда эта статья редактировалась. И подобные новости поступают едва ли не каждую неделю.

BMW

Инициативу берут на себя и местные власти, заявляя о планах запретить въезд в центры городов, а то и в принципе на их территорию автомобилям с традиционными – в первую очередь дизельными – двигателями.

Как ни удивительно, переход на электрическую энергию вовсе не выглядит концом света для тех, кто трудится сейчас в автомобильной отрасли. Помимо экологической чистоты, он несет в себе и новые возможности для конструкторов, инженеров и дизайнеров. Занятые сейчас созданием традиционных автомобилей специалисты ждут перемен с энтузиазмом. Ведь даже сама компоновка автомобиля может радикально поменяться, допустим, при использовании «мотор-колес». Все больше и больше компаний разрабатывают и показывают специализированные платформы – основу для будущих электромобилей. И демонстрируют на их примере такие компоновочные возможности, которые в традиционных двигателях и трансмиссиях нельзя реализовать просто технически. Многие производители стараются объяснить потенциальным покупателям, что управление электромобилем может быть ничуть не менее увлекательно, интересно и приятно, чем обычным автомобилем. Спортивные соревнования на электромобилях тоже набирают обороты (и это далеко не только Formula E), и на таких состязаниях ставят рекорды скорости.

Аккумулятор, домашняя проводка и. образ жизни

Но не стоит думать, что переход на использование электрической энергии – вещь простая и может свершиться сразу после издания закона. Объективные сложности здесь имеются – и именно над их решением сейчас трудится немало специалистов.

Например, важным аспектом является экологическая чистота производства аккумуляторных батарей, а также их безопасная и безвредная утилизация по завершению срока службы. Производство тяговых автомобильных аккумуляторов требует дорогих цветных и редкоземельных металлов – потому они и остаются достаточно дорогостоящими, да и экологичность такой добычи относительна. Прогресс на этом поле ощутим: литий-ионные полимерные аккумуляторы, безусловно, намного эффективнее и чище своих предшественников пятнадцатилетней давности, не говоря уже о классических свинцовых. Есть и более современные технологии создания аккумуляторов, и сейчас необходимо довести их до готовности использования в массовых объемах. Запас автономного хода, который сейчас подразумевается даже для относительно массовых моделей электромобилей, еще 7–8 лет назад не был доступен и за самые большие деньги. Так что производство аккумуляторов – это все-таки едва ли не наименьшая из проблем, развитие технологий здесь действительно внушает оптимизм. Чем выше будет спрос – тем скорее появятся и новые разработки, и они станут доступнее. Взоры мирового автомобильного рынка здесь во многом обращены на Китай. И не потому, что китайцы достигли каких-то невероятных прорывов в технологиях (хотя, активно привлекая западных специалистов, они делают семимильные шаги). К тому же невероятный по своей емкости рынок подразумевает большие тиражи, а значит, неизбежно удешевление – и новые разработки станут доступными в других регионах. То есть надежда, что аккумуляторы подешевеют, вполне обоснованна.

Tesla

А вот с утилизацией пока сложнее. Различные производители оговаривают разные сроки службы аккумуляторных батарей: кто семь лет, кто десять, то есть достаточно длительные периоды. Но и они конечны (впрочем, «конечными» стремятся нынче делать и сами автомобили – об этом мы уже говорили). Возможно, компромисс будет найден на уровне «срок службы батареи равен сроку службы автомобиля», что снимет с пользователя множество проблем. Вовсю идут исследования – как можно использовать отработавшие свое «на борту» батареи в их «послеавтомобильной» жизни. Предложений уже немало, но единых решений, позволяющих справиться с проблемой системно, в массовых объемах, пока нет.

Еще одна задача – развитие зарядной инфраструктуры. Причем решать ее надо не только в плане доступности зарядных станций (что как раз более-менее решаемо за счет дооборудования существующих традиционных заправок), но и в плане длительности пребывания электромобиля «на кабеле». Да, сделан огромный шаг в плане скорости зарядки аккумуляторов. Многие производители заявляют: их электромобили можно зарядить буквально за пару часов, а до достаточного для среднесуточного пробега уровня – буквально за полчаса. Ну, то есть «остановился, попил кофе. готово!». Но здесь имеется пометка мелким шрифтом – при использовании быстрых зарядных станций. Вот только рабочая мощность всех этих быстрых станций – 50, 70, а то и 100 кВт при напряжении 400 В. Новейшее поколение «ультрабыстрых» зарядок – это вообще напряжение 800 В и мощность до 300 кВт. Для справки: в России нормативно выделенная мощность сети на квартиру или индивидуальный дом – 15 кВт. Увеличить ее можно, однако это требует специальной процедуры, проверки «наличия технической возможности», да и оплачивается такая энергия по более высоким тарифам. Возможно, Россия не пример, но законы физики одинаковы в любой стране мира: рассчитанная на определенную мощность сеть населенного пункта не позволит «просто взять и понавешать» 100-киловаттных станций в каждом частном доме. Долгая зарядка от обычной сети пока что в быту остается неизбежной, а это все те же 6, 8, а то и 10 часов. В зонах индивидуальной застройки эту проблему решить проще (к тому же разработаны, например, бесконтактные индукционные станции, монтируемые в пол гаража и имеющие такой же принцип действия, как и беспроводная зарядка смартфона). А вот в случае больших многоквартирных домов адекватное решение, рассчитанное не на единицы электромобилей около дома, а именно на массовую их эксплуатацию, еще предстоит выработать.

Электрокар

Решаема ли эта проблема в принципе? Решаема! Уже в начале «десятых» годов автор этих строк знакомился в Японии с интересным и реально воплощенным решением, в рамках которого электромобили приехавших на работу в бизнес-центр сотрудников, становились частью энергосистемы. Зарядившись, они «оставались на связи» и обменивались с ней энергией, сглаживая пики потребления, то есть аккумуляторы работали не только «для себя», но и «для всех». И это лишь один из вариантов. Ряд автопроизводителей предлагали организовать сеть пунктов быстрой замены аккумуляторов на заряженные, но эта идея не прижилась. Во-первых, она опять же требует создания целой структуры, во-вторых – слишком высокой степени унификации.

Индукционный (беспроводной) способ зарядки открывает множество возможностей. Если зарядную «плиту» можно установить в собственном гараже, то почему этого нельзя сделать на общественной парковке? Можно! И такие прецеденты уже есть. Более того, рассматривается даже возможность укладки зарядных модулей в покрытие улиц – то есть электромобиль сможет подзаряжаться даже на ходу. Конечно, это требует создания специальной дорожной инфраструктуры, но ее рано или поздно все равно придется предусматривать – как для нужд электрификации, так и для работы беспилотных систем.

Сейчас производители стали предлагать и «двунаправленные» зарядные порты: электромобиль может использовать энергию не только на собственные нужды (передвижение, отопление, работа бортовых систем), но и, к примеру, для подпитки освещения в кемпинге, работы простейшей бытовой техники. То есть электромобиль рассматривается и как составляющая некой энергетической инфраструктуры, и как часть образа жизни – все актуальнее аспекты именно удобства его использования.

В ряде стран открыто говорят, что электрификация потребует реорганизации самой жизни автомобилиста. Грубо говоря, если прежде ты просто заезжал на заправку, заправлял автомобиль бензином или дизелем и уезжал, то теперь «чашку кофе» (пока электромобиль заряжается даже самой мощной специальной зарядкой) и перерыв на полчаса минимум придется принять как должное. Ну, значит, приспосабливайтесь, берите с собой ноутбуки и т.п. В общем, это уже имеет весьма опосредованное отношение собственно к технике и двигателям.

Есть еще немало нюансов. Например, об одном вспоминают вообще редко. В личных беседах специалисты одной из наиболее активных в плане электрификации марок рассказали автору, что эффективность и экономическая обоснованность процесса во многом зависит от себестоимости собственно электроэнергии. Одно дело, когда поблизости находится мощная ГЭС, другое – когда речь идет о дорогостоящих способах генерации. Необходимо учитывать и экологичность самой генерации энергии, и потери при передаче ее «до розетки».

Рано или поздно решения найдутся для всех проблем. Вопрос – за какое время.

Не спеши ты их хоронить

Великобритания, Германия, Скандинавия, США. Все, о чем мы так долго говорим, относится к развитым странам. Даже здесь решение поднятых проблем в продуманном режиме, а не аврально, выглядит задачей отнюдь не на одно десятилетие. Интересная альтернатива аккумуляторным электромобилям – электромобили на водородных топливных элементах. Химическая реакция между водородом и кислородом сопровождается мощным выделением энергии (причем без горения), а в качестве выхлопа образуется лишь немного водяного пара. То есть непосредственно на борту автомобиля существует как бы небольшая электростанция. Заправка водородом происходит очень быстро – сопоставимо с традиционным топливом, если даже не быстрее. Да и сами заправочные станции принципиально не отличаются от обычных (никого же не смущает возможность заправки автомобилей с газобалонным оборудованием рядом с обычными бензиновыми). Такие электромобили уже давно не теория, их созданием занимаются Toyota, Hyundai, Honda, General Motors, Volkswagen и другие. Считается, что водородные смогут занять не меньше трети рынка электромобилей. Панацея? Увы, нет.

Во-первых, стоит напомнить, что смесь кислорода и водорода в просторечье называется гремучим газом. И пометка «без горения» выше была сделана не просто так. С горением все обстоит несколько хуже. Соответственно, требуется особая осторожность и внимание при транспортировке, заправках, хранении.

Toyota

Во-вторых, водород для топливных элементов хранится под очень высоким давлением – порой до 700 атмосфер, а то и выше. Да, созданы сверхпрочные баки из композитных материалов, не боящиеся самых серьезных ДТП: автомобиль будет полностью уничтожен, но бак «выживет». Но как быть даже не с созданием соответствующих уплотнений и соединений, а с контролем их состояния, банальной культурой эксплуатации? Далее см. пункт «во-первых».

В-третьих и в-четвертых. Крайне дорогое оборудование: в топливных элементах не обойтись без цветных и редких металлов. Крайне дорог и сам водород – его производят либо из природного газа (то есть от углеводородов тут тоже далеко уйти не получается), либо методом электролиза – со значительными затратами электроэнергии. Про производство электроэнергии и соответствующие затраты и чистоту смотрим еще раз выше в этом тексте. Вечный двигатель изобретаться не хочет никак.

Традиционным двигателям внутреннего сгорания еще долгие годы будет находиться применение. И достаточно простым, разработанным еще во времена «до даунсайзинга» (помните соответствующую часть нашего рассказа?). Не зря же многие производители сохраняют в своих линейках старые добрые атмосферники с рабочим объемом 2–3 л. Запретят в Европе «дизеля», так проверенные годами и славящиеся надежностью дизельные двигатели Peugeot Citroen, Volvo, Volkswagen и другие еще долгие годы будут верой и правдой служить в других регионах мира.

И даже доведенным до технических пределов «даунсайзинговым» моторам уже сейчас находится интересное применение в «электрифицированном» будущем – в составе гибридных силовых установок.

HEV, PHEV, MHEV и другие

Гибридными называются автомобили, силовые установки которых используют несколько источников энергии. Казалось бы, все просто – это энергия, поставляемая ДВС, и энергия, запасенная в аккумуляторных батареях? И да и нет. Гибридные (да и «чисто» электрические) силовые установки сделали качественный шаг вперед в развитии, когда была в достаточной мере освоена еще и рекуперация, то есть возвращение аккумулятору затраченной электрической энергии путем преобразования из кинетической – при замедлении или торможении автомобиля.

Гибридные системы (HEV – Hybrid Electric Vehicle) – это целое семейство разных вариантов. Во-первых, они различаются по схеме. Самая простая – последовательная. В этом случае двигатель внутреннего сгорания используется фактически как автономная электростанция. Работает он в наиболее благоприятном режиме, крутит генератор, подзаряжает тяговую батарею. А от этой батареи питается электромотор, приводящий в движение собственно колеса. Все бы ничего, но из всех гибридных систем КПД у последовательной наименьший. На практике такими системами оснащались гибриды General Motors – например, неизвестный в России Chevrolet Volt.

Chevrolet Volt

При параллельной схеме доступ к ведущим колесам имеют и ДВС, и электромотор, питающийся от отдельной батареи. Они могут действовать как по отдельности, так и совместно. Электромотор может помогать традиционному двигателю в наиболее нагруженных режимах, а на какое-то время и полностью брать на себя движение. Разрядился аккумулятор – нагрузка ложится только на ДВС. КПД такой системы ощутимо выше, но тут уже и конструкция посложнее, и ДВС приходится работать не только в комфортном для него режиме. Из ведущих мировых производителей подобную схему достаточно активно использовала Honda.

Едва ли не наиболее популярными в мире стали гибридные модели Toyota (и, соответственно, Lexus), в которых использована последовательно-параллельная схема. Наличие планетарного редуктора – именно через него осуществляется связь между ДВС, электромотором и трансмиссией – позволяет перераспределять потоки энергии в произвольных пропорциях и направлениях. Традиционный двигатель может и колеса крутить, и аккумулятор подзаряжать, а электрический – либо помогать ДВС, либо полностью брать движение на себя, либо подзаряжать аккумулятор при рекуперации кинетической энергии. Преимущества первых двух схем тут объединены. Потому-то Toyota теперь далеко не одинока в использовании такой схемы.

По интересной схеме TTR (Through-the-Road, «через полотно дороги») может быть реализован полный привод гибридного автомобиля. В этом случае бензиновый двигатель отвечает, допустим, за передние колеса, электрический – за задние, а их взаимодействие и согласование обеспечивает единый управляющий модуль. Плюс такой компоновки – отсутствие сложных элементов трансмиссии, минус – не такая гибкость функционирования, как у последовательно-параллельной. Кстати, Toyota также предлагала эту схему на практике, представляла концептуальный автомобиль с такой компоновкой и Kia.

Интересное и едва ли не наиболее доступное решение – так называемый мягкий гибрид (Mild Hybrid), которое используется, например, на современных компактных моделях Hyundai и Kia. Специальный узел, название которого – стартер-генератор – говорит само за себя, имеет мягкую (при помощи приводного ремня) связь с коленчатым валом двигателя. При необходимости он может помогать ДВС, используя энергию тягового аккумулятора, – например, в «нижнем» диапазоне оборотов, где традиционный двигатель выдает маловато нужного при разгоне крутящего момента. А без такой необходимости – выступать в качестве генератора, подзаряжая тот же аккумулятор за счет вырабатываемой ДВС энергии. Интересная фишка такой схемы в том, что на ее базе удобно реализовывать ставшие ныне популярными системы «старт-стоп», когда двигатель внутреннего сгорания временно выключается при кратковременных остановках – допустим, на светофоре. Собственно, именно поэтому специальный узел так и назван – стартер-генератор, а не просто мотор-генератор.

Mild Hybrid

Все большую популярность набирают и гибриды с возможностью подзарядки от внешнего источника – Plug-in Hybrid, или PHEV. Это, по сути, дважды гибрид – автомобиль, сочетающий качества обычной гибридной системы (этакой вещи в себе) и обычного электромобиля на аккумуляторной батарее. Батареи, кстати, в этом случае делают более высокой емкости, и многие современные PHEV вполне способны обеспечить среднестатистический дневной запас хода (50–70 км), вообще не беспокоя ДВС. А вечером – пристроиться заряжаться у обычной розетки, ведь и пополнять запас электроэнергии не так долго, как полноценному электромобилю. Но при желании на PHEV можно передвигаться и с максимальным использованием ДВС.

Именно гибридные модели в ближайшем будущем, скорее всего, и продолжат играть роль локомотивов электрификации. Пока там совершенствуются аккумуляторы, решаются инфраструктурные вопросы и вопросы социальные. Тут же технология уже освоена: гибриды выпускаются и продаются миллионами. В том числе и в тех странах, где полностью электрическую инфраструктуру еще развивать и развивать долгие годы. Имеющие высочайший КПД и готовые отдавать максимальный крутящий момент во всех диапазонах работы электродвигатели существенно облегчают жизнь ДВС, своим «напарникам» по гибридным системам. Соответственно, от тех и не требуются какие-либо суперпоказатели. В гибридных системах используются относительно малолитражные двигатели (с рабочим объемом в основном от 1 до 3 л) достаточно простых конструкций – рядные тройки или четверки, ну или V6 максимум.

Ванкель strikes back!

Что удивительно, в составе гибридных систем возможно даже возрождение двигателя, на котором история (а точнее, все те же возросшие экологические требования), казалось, поставила крест. Мы об этом типе двигателя внутреннего сгорания даже не рассказали ранее: уж больно узкой у него была ниша, работали с такой конструкцией буквально три-четыре марки. Кстати, в том числе и российская Lada. Речь – о двигателе Ванкеля, роторном. Наиболее известны роторные автомобили Mazda, хотя первой моделью с таким двигателем на рынке был немецкий спортивный NSU Spider.

По сути, двигатель Ванкеля – это один цилиндр сложной формы («камера объемного вытеснения»), внутреннюю поверхность которого обегает трехгранный ротор, вращающийся относительно расположенного внутри него статора-шестерни. Траектория, которую проходят в движении вершины трехгранного ротора, называется эпитрохоидой, а внутренняя поверхность цилиндра, соответственно, эпитрохоидальной. Грани ротора «отсекают» в цилиндре камеры переменного объема, в которых и реализуются рабочие такты. Может быть реализован цикл Отто, при этом образование рабочей смеси, смазка и охлаждение, зажигание принципиально не отличаются от обычного поршневого ДВС. Только классический механизм газораспределения при этом не нужен, не нужны отдельные шатуны, не нужен коленчатый вал и картерное пространство. Конструктивная простота и есть главное и принципиальное преимущество роторного двигателя перед поршневым (число деталей в конструкции Ванкеля меньше даже не в разы, а на порядок). Но это не единственное преимущество. Он практически идеально сбалансирован, компактен, обеспечивает великолепные динамические характеристики (недаром же российские роторные Lada выпускались очень малыми сериями и преимущественно для спецслужб).

Vankel motor

В чем же тогда дело? Крест на практическом применении такого двигателя чуть было не поставили его недостатки: сложность в изготовлении, очень жесткие требования к периодичности замены масла (поскольку очень высоко давление и нагрев, способный легко перейти в перегрев), повышенная частота ремонтов (замены уплотнителей), меньшая экономичность и высокая токсичность выхлопа. В принципе, последних двух факторов было достаточно в условиях борьбы за экологию.

Но в конце 2018 года Mazda объявила о возрождении ротора. Им удалось добиться 40-процентной (!) экономии топлива по сравнению с тем, что было раньше, а расход масла снизить и вовсе наполовину. Двухкамерный двигатель Renesis (Rotary Genesis) соответствовал требованиям Euro IV и был компактным и мощным: при рабочем объеме 1,3 л его мощность составила 250 л. с.! Была представлена и «старшая» 1,6-литровая модель, обладающая даже лучшими температурными характеристиками. К тому же новый двигатель мог использовать в качестве топлива водород, не требуя особых мер по борьбе с детонацией. Только не путайте это ни с какими «водородными ячейками»: здесь водород применяется абсолютно традиционно – как сжиженный газ в автомобилях с газобаллонным оборудованием.

Вскоре стало известно, что новый двигатель будет использоваться для гибридных силовых установок, благо компактность позволяет легко объединять его в блок и с генератором, и с электромотором.

В общем, делать большие и мощные традиционные двигатели (и обычные, и роторные) в гибридах практически нет смысла – поможет электромотор. Зато к экологическим показателям, к энергоэффективности и даже энергосбережению требования остаются высочайшими.

В борьбе за каждый процент экономии

Дальнейшие улучшения в сторону выполнения этих требований даются буквально крошечными шагами, за которыми тем не менее стоит огромный труд. Занимавшиеся спортом знакомы с подобным: улучшить результат на 10 секунд сразу проще, чем потом улучшать его на одну секунду, а потом – на десятую долю секунды. Вот и повышение энергоэффективности требует столь же серьезных усилий. Каждый новый процент улучшений дается нелегко. Поэтому появление энергосберегающих масел стало важным шагом, хотя и не позволило заявить, что автомобиль стал в разы или хотя бы на десятки процентов экономичнее.

Энергосберегающие масла – это не «лирическое» определение. Их качества вполне четко описаны, а система оценки регламентирована. Сертификационная проверка осуществляется по вполне стандартным методикам, используются сравнения с эталонными маслами. Стоит напомнить и о той части нашего рассказа, где мы говорили о различных стандартах – API, ACEA, ILSAC. В каждой из этих систем для энергосберегающих масел выделены вполне конкретные классификации и обозначения.

Но для начала предупредим, что речь пойдет только о современных двигателях: энергосберегающие масла ориентированы именно и только на них. Будучи примененными по назначению, они действительно способствуют повышению топливной эффективности и снижению содержания вредных веществ в выхлопе, облегчению запуска. Наиболее заметен эффект в условиях высокого расхода топлива – например, в городе. В этом случае энергосберегающее масло поможет сберечь до 5% топлива. Но в среднем принято говорить о более скромных значениях – примерно 3%. Немного? Да, сейчас борьба идет именно за такие проценты – время улучшать результаты на 10 секунд давно в прошлом.

Благодаря специально подобранным современным пакетам присадок энергосберегающие масла способны эффективно работать во всех режимах. Загущающие присадки позволяют вязкости буквально «саморегулироваться» в зависимости от оборотов двигателя, температуры, давления в конкретной точке, от скорости смещения слоев в масляной пленке относительно друг друга. Они способны обеспечить соответствие вязкости нужному уровню и при отрицательных температурах, и при 100 градусах и при 150. Присадки-модификаторы трения вступают в дело при граничном режиме смазки. Благодаря им на поверхностях пар трения формируется эластичная и адаптирующая «геометрию» этих поверхностей пленка-покрытие, также значительно снижающая коэффициент трения.

Масло

Вернемся к маркировкам. Во-первых, энергосберегающие моторные масла, как правило, имеют относительно низкую высокотемпературную вязкость по стандарту SAE J300 – обычно это 0W-20, 0W-30, 5W-20 или 5W-30. Мы уже рассказывали, что, помимо вязкости по SAE, на упаковке обычно указывается сертификация по стандарту Американского института нефти API. Например, SL/CF, где первая буква в каждой паре обозначает тип двигателя: S – бензиновый (Spark ignition), С – дизельный (Compression ignition). Если масло относится к классу энергосберегающих, в самом конце этой строки ставится аббревиатура ЕС – Energy Conserving (или RC – Resource Conserving). То есть полностью обозначение будет выглядеть: SAE 5W-30 SL/CF (RC). В классификации масел по стандарту Ассоциации европейских производителей автомобилей АСЕА для обозначения энергосберегающих масел выделены отдельные категории А1, А5 (для бензиновых двигателей), В1-02 и В5-02 (для легковых дизельных), а также С1, С2, С5 (для бензиновых и легковых дизельных двигателей). В международной же классификации ILSAC (Комитета по стандартизации и одобрению смазочных материалов), разработанной совместно американскими и японскими автопроизводителями, энергосберегающими являются масла всех классов и обозначаются символами GF-6, GF-5 и ниже. То есть в этом случае полное обозначение может выглядеть как-то так: SAE 5W-20, ILSAC GF-5/API SN-RC

На разные случаи жизни

Моторное масло

Кстати, в конце предыдущей части приведен вполне конкретный пример: такое масло есть в современной линейке Synthetic бренда G-Energy. За десять лет своего присутствия на рынке G-Energy удалось сделать важнейший шаг – разработать собственное синтетическое базовое масло G-Base. Важен этот шаг потому, что способны на него лишь наиболее передовые, серьезные компании, имеющие достаточные технологические возможности, ведущие наукоемкие исследования и разработки.

А уже на основе G-Base, используя уникальные пакеты присадок, под брендом G-Energy смогли создать целую линейку синтетических масел, соответствующих самым высоким и самым разнообразным требованиям. А зачастую и превосходящих эти требования.

К примеру, маркировку SAE 0W-20, ILSAC GF-5/API SN RC можно увидеть на упаковке масла G-Energy Synthetic Far East, разработанного специально для автомобилей японского и корейского производства и учитывающего все особенности их двигателей (в частности, некоторые отличия используемых пластиков и резин). Хоть для упомянутых в предыдущей части роторных двигателей Mazda в составе гибридных силовых установок! Маркировка SN здесь, как мы помним, дает понять, что масло ориентировано на бензиновые двигатели. А ILSAC GF-5 указывает на то, что оно относится к классу энергосберегающих. Кстати, конкретно у этого масла есть и другие варианты вязкости SAE – 5W-20, 5W-30 и 10W-30.

В линейке Synthetic на основе того же базового масла G-Base есть и другие продукты, созданные благодаря уникальным наборам присадок, а фирменная технология ACF (Adaptive Components Formula) позволяет усиливать необходимые свойства синтетических масел G-Energy в режимах повышенной нагрузки. Масло Synthetic Super Start 5W-30 не только имеет улучшенные низкотемпературные свойства и обеспечивает более легкий пуск двигателя, но и ориентировано на современными дизельные двигатели с сажевыми фильтрами DPF и катализаторами.

Как нетрудно догадаться из названия, масла G-Energy Synthetic Active (а они представлены в двух вариантах вязкости – 5W-30 и 5W-40) учитывают тонкие особенности мощных, высокооборотистых двигателей и спортивного стиля вождения, обеспечивая максимальную защиту. Зато для двигателей с сажевыми фильтрами они, наоборот, не рекомендуются. Как и масло Synthetic Long Life 10W-40, разработанное как для новых двигателей, так и для двигателей, уже имеющих солидный пробег. Для него была подобрана формула, минимизирующая расход на угар и повышающая степень защиты от износа, что обеспечивает двигателю не только долгий срок службы, но и чистоту.

Тот самый виток спирали

Рано или поздно электромобили все-таки возьмут верх – сомневаться в этом не приходится. Собственный бензиновый (или тем более дизельный) автомобиль – да еще и не автопилотируемый – вообще станет атрибутом роскоши! Да-да, именно такие предположения были высказаны в ходе футурологического исследования, проведенного Bentley совместно с одним из престижнейших британских университетов. К концу ХХI века автомобили с ДВС могут вернуться в статус «дорогой игрушки не для всех» – совсем как на заре автомобилизации, в конце XIX века. Такой вот виток эволюции. Рынок собственно моторных масел тоже станет нишевым.

Источник

Доклад Дизельный двигательпо физике 8 класс

Изобретатель Рудольф Дизель известен миру только одним творением двигателем внутреннего сгорания, который, в честь своего создателя, так же называют дизельным двигателем. Своему творению гений посвятил всю жизнь. Его изобретение способствовало развитию многих отраслей науки, машиностроения, а также многократно повысило экономику страны.

Мысль о создании механизма, обладающего большим КПД относительно самой производительной в те времена паровой машины, зародилась у Дизеля еще в студенческие времена, во время его обучения в Мюнхенской высшей политехнической школе. Но до получения патента на изобретение в 1893 году, у молодого человека уйдут годы плодотворной работы.

Сконструирован четырехтактный двигатель был в 1897 году. Многократные опыты предшествовали великому открытию: Дизель вывел закономерность – чем выше степень сжатия горючей смеси, тем выше будет производительность механизма. Но первые образцы изобретения потерпели крах. От сильного сжатия, смесь перегревалась и вспыхивала раньше, аппарат выходил из строя. Изобретатель нашел выход из этой ситуации, заменив топливо чистым воздухом.

Каков же принцип работы, сконструированного Дизелем четырехтактного двигателя?

Первый такт работы называет впуском. Название говорит само за себя – поршень двигателя опускается вниз и в цилиндр через специально предназначенный клапан поступает воздух.

После этого следует второй такт – сжатие. На этом этапе работы двигателя все клапаны закрываются (создается закрытое пространство) и поршень движется вверх. Таким образом, воздух, поступивший в цилиндр в ходе первого такта, сильно сжимается в объеме и, по законам физики, нагревается. Настает время для впрыскивания горючей смеси через специальные распылители жидкости – форсунки.

Вся основная работа двигателя заключена в третьем такте. Он носит название такт рабочего хода. После того, как в цилиндр поступило топливо, оно начинает смешиваться с находящимся внутри горячим воздухом, превращаясь в воспламеняющуюся смесь. Поршень медленно движется вниз. Впрыскивание топлива продолжается во время всего третьего такта с некоторой периодичностью – этот процесс необходим для сохранения постоянного давления на поршень. Энергия сгорания топлива преобразуется в другие виды энергии.

В начале последнего четвертого такта открывается еще один клапан – выпускной. Поршень вновь движется вверх, «подталкивая» выхлопные газы в отверстие клапана. Такт получил название выпуска.

Сегодня существует множество разновидностей дизельного двигателя двухтактного и четырехтактного, о котором шла речь в докладе. Сконструированы дизели с разделенной и неразделенной камерой впрыска. Усовершенствованы материалы, из которых изготовлены механизмы; используется дешевое и качественное топливо. Но сам процесс работы двигателя не меняется. Дизель сконструировал уникальный, экономичный, производительный, столетие не имевший конкурентов механизм.

Двигатель Дизеля, работающий без зажигательного аппарата и на дешевом топливе сразу нашел применение в промышленности. Изобретатель прославился на весь мир. По сегодняшний день его творение, усовершенствованное и доработанное, используется в тепловозах, автомобилях, тракторах и другой сельскохозяйственной и строительной технике.

Дизельный двигатель

Дизельный двигатель

Популярные темы сообщений

Давным-давно появилась профессия врача. Люди всегда хотели избавиться от многих болезней и заболеваний. В древние времена людей умеющих излечивать приравнивали к целителям, которые обладают особенным даром. Именно они помогали бороться

В современном мире существует множество научных дисциплин, изучающих человека и общество. Этим занимаются биологи, философы, медики, психологи.

Пирамиды Древнего Египта – величественные сооружения, ставшие символом не только Египта, но и целой эпохи. Секрет их постройки до сих пор ставит в тупик историков и архитекторов. Сейчас, когда человечество придумало мощную технику,

Источник

Дизельный двигатель с топливной системой Common Rail. Выбор ВМС США

Двигатели компания Fairbanks Morse спроектированы так, чтобы обеспечить более высокую эффективность, улучшенный расход топлива и меньшие выбросы в течение срока службы систем.

система Common Rail, Fairbanks Morse, двигатель, дизель, ВМС США

Дизельные двигатель FM MAN 6L48/60 Common Rail (CR) для морских баз снабжения ESB.

система Common Rail, Fairbanks Morse, двигатель, дизель, ВМС США

Технология системы Common Rail использует общий топливный коллектор высокого давления, насосы высокого давления, систему подачи топлива с электронным управлением, электронную систему управления и новую систему управления для подачи точного количества топлива на протяжении всей работы двигателя.

система Common Rail, Fairbanks Morse, двигатель, дизель, ВМС США

В ESB предусмотрены летная палуба площадью 52 000 квадратных футов, склад топлива и оборудования, места для ремонта, журналы, помещения для планирования миссий и помещения для размещения до 250 человек.

Корабли способны поддерживать несколько миссий, включая меры противодействия воздушным минам (AMCM), операции по борьбе с пиратством, операции по безопасности на море, миссии по оказанию гуманитарной помощи и оказанию помощи при бедствиях, а также реагирование на кризис Корпуса морской пехоты США. Вертолеты MH-53 и MH-60 будут модернизированы для поддержки самолетов с наклонным винтом MV-22.

Система впрыска топлива Common Rail

система Common Rail, Fairbanks Morse, двигатель, дизель, ВМС США

Система берет название от общего резервуара с находящимся под высоким давлением топливом (Common Rail), который снабжает топливом все цилиндры. В традиционных системах впрыска давление топлива создается отдельно для каждого цикла впрыска. В системе Common Rail процессы создания давления топлива и собственно впрыска разделены, так что топливо всегда готово к подаче в цилиндр.

Принцип действия

В традиционных системах впрыска давление топлива создается отдельно для каждого цикла впрыска. В системе Common Rail процессы создания давления топлива и собственно впрыска разделены, так что топливо всегда готово к подаче в цилиндр. Давление топлива создается топливным насосом высокого давления. Насос создает давление топлива и подает его по трубопроводу высокого давления к входу в рампу, которая выступает в роли общего резервуара для всех форсунок. Так пошло название «общая топливная рампа» – Common Rail. Отсюда топливо подается к отдельным форсункам, которые впрыскивают его в камеры сгорания цилиндров.

Преимущества

система Common Rail, Fairbanks Morse, двигатель, дизель, ВМС США

Топливные насосы высокого давления

Топливный насос высокого давления сжимает топливо и обеспечивает подачу необходимого его количества. Он постоянно подает топливо в резервуар высокого давления (рампу), таким образом поддерживая давление в топливной системе. Давление находится на необходимом уровне даже на низких частотах работы двигателя, поскольку создание давления не зависит от частоты работы двигателя.

Форсунки

Форсунка в системе впрыска Common Rail состоит из распылителя, привода (в пьезоэлектрических форсунках) или электромагнитного клапана (в электромагнитных форсунках), а также гидравлического и электрического разъема для задействования иглы распылителя.

Форсунки устанавливаются в каждом цилиндре и подсоединяются к рампе короткими трубопроводами высокого давления. Форсунка управляется электронным блоком управления дизельным двигателем (EDC). Это обеспечивает открытие или закрытие распылителя иглой вне зависимости от типа форсунки – электромагнитного или пьезоэлектрического. Форсунки с пьезоэлементами несколько тоньше и работают особенно тихо. Оба варианта демонстрируют одинаково короткое время срабатывания и позволяют осуществлять предварительный впрыск, основной впрыск и вторичный впрыск для обеспечения полного и эффективного сгорание топлива на каждом этапе работы.

система Common Rail, Fairbanks Morse, двигатель, дизель, ВМС США

Кроме увеличения мощности силовой установки и снижения расхода топлива, преимущества системы впрыска под высоким давлением Common Rail не заканчиваются. Данная система отмечается уменьшением шума при работе мотора, при этом крутящий момент дизельного двигателя повышается в среднем на 5-10 процентов. Благодаря вышеописанным факторам, система впрыска топлива Common Rail получила всеобщую популярность и на сегодняшний день примерно каждый 2-ой автомобиль на планете с дизельной силовой установкой оборудован этой технологией.

Старый двигатель Fairbanks Morse Model 32D, долгое время работал на ирригационных линиях и перемещал воду на поля, теперь находится двигатель в музее Потсвилля.

Источник

ТЕХНОЛОГИИ, ИНЖИНИРИНГ, ИННОВАЦИИ

Измеритель диаметра, измеритель эксцентриситета, автоматизация, ГИС, моделирование, разработка программного обеспечения и электроники, БИМ

ТЕХНОЛОГИИ, ИНЖИНИРИНГ, ИННОВАЦИИ

Современные двигатели внутреннего сгорания: новые модели и инновации от лидеров индустрии автомобилестроения

Шествие двигателей внутреннего сгорания продолжается, при этом в них появляются инновации – от изменяемой степени сжатия до клапанов без кулачков. Электрические силовые агрегаты в наши дни на пике моды, но эволюция двигателя внутреннего сгорания не замедлилась. На самом деле, новые изменения происходят быстрее, чем когда-либо. Рассмотрим, например, этот краткий список последних инноваций двигателя: двигатель с турбонаддувом без кулачков; новый дизель с самым низким в мире коэффициентом сжатия; четырехцилиндровый двигатель с переменным коэффициентом сжатия; первый в мире бензиновый двигатель, использующий зажигание при сжатии. Здесь мы собрали фотографии двигателей, предлагающих некоторые из последних инноваций в области силовых агрегатов. От интеллектуальных двигателей грузовиков до крошечных моделей с турбонаддувом, мы предлагаем вам подборку основных достижений последних лет. Пролистайте следующие слайды, чтобы увидеть лучшие из них. 2,2-литровый двигатель Mazda SkyActiv-D имеет самый низкий в мире коэффициент сжатия (14,1:1) среди всех дизельных двигателей, что, как сообщается, дает потребителям множество преимуществ.

image

Более низкие показатели сжатия идут рука об руку с более низким давлением и пониженной температурой в верхней части поршня, что способствует лучшему смешению воздуха и топлива, а также уменьшает проблемы с оксидами азота и сажей, давно ассоциирующиеся с дизельным двигателем, говорит Mazda.

Более того, более низкий коэффициент сжатия SkyActiv-D обеспечивает меньшее трение и меньший вес конструкции. На нью-йоркском автосалоне на прошлой неделе японский автопроизводитель объявил, что собирается изменить антидизельные настроения последнего времени, установив новый 2,2-литровый дизельный двигатель на компактный кроссовер CX-5 2019 года.

image

Представьте себе полноразмерный пикап, работающий всего на двух цилиндрах. Это то, на что способен Chevrolet Silverado, благодаря добавлению в новый 2,7-литровый турбодвигатель электромеханического регулируемого распределительного вала и функции активного управления подачей топлива (Active Fuel Management). В целом, двигатель предлагает 17 различных схем отключения цилиндров, что позволяет ему справиться практически с любой ситуацией при движении. «Это все равно, что иметь разные двигатели для работы на низких и высоких оборотах», — отметил главный инженер двигателя Том Саттер в пресс-релизе. «Профиль распределительного вала и синхронизация клапанов полностью отличаются на низких и высоких скоростях». Двигатель мощностью 310 л.с. и крутящим моментом 471.8 Нм заменяет 4,3-литровый V-6 на Silverado.

image

Производитель суперкаров Koenigsegg Automotive AB возлагает большие надежды на технологию безкулачкового двигателя, которую он представил на концептуальном автомобиле в 2016 году. Известная как FreeValve, эта технология использует «пневмо-гидравлические-электронные» приводы для управления процессом сгорания в каждом цилиндре. Koenigsegg говорит, что с помощью этих приводов, вместо кулачковых валов, можно более точно управлять процессом сгорания в каждом цилиндре. FreeValve также позволяет люксовому автопроизводителю отказаться от других дорогостоящих автозапчастей, включая корпус дроссельной заслонки, кулачковый привод, ГРМ, выпускной клапан, предкаталитический преобразователь и систему непосредственного впрыска. По слухам, компания готовит технологию для установки на суперкар стоимостью 1,1 миллиона долларов, который будет выпущен в 2020 году. В интервью Top Gear основатель компании Кристиан фон Кёнигсегг (Christian von Koenigsegg) заявил, что FreeValve позволит ему построить автомобиль с нулевым уровнем выбросов и двигателем внутреннего сгорания. «Идея заключается в том, чтобы доказать миру, что даже двигатель внутреннего сгорания может быть полностью СО2-нейтральным», — сказал он.

image

Говорят, что двигатель Nissan VC-Turbo является первым в мире готовым к производству двигателем с переменным коэффициентом сжатия. VC-Turbo разрабатывался более 20 лет, и он использует усовершенствованную многозвеньевую систему для изменения коэффициента сжатия. Во время работы, угол наклона многозвеньевых рычагов варьируется, что приводит к регулировке верхней мертвой точки поршней. С изменением положения поршня меняется и степень сжатия. Результат — производительность по требованию. Высокий коэффициент сжатия обеспечивает большую эффективность, в то время как низкий коэффициент сжатия увеличивает мощность и крутящий момент. VC-Turbo доступен в Nissan Altima 2019.

image

3,6-литровый двигатель Pentastar от Fiat Chrysler Automobiles является примером внимательного отношения к деталям и политики постоянного совершенствования. Двигатель использует две ключевые особенности для повышения топливной экономичности и крутящего момента. Первая из них — это регулируемый подъем клапана (VVL). VVL позволяет двигателю оставаться в режиме пониженного подъема до тех пор, пока водитель не потребует больше мощности. Затем он реагирует переключением в режим повышенного подъема для улучшения сгорания топлива. Вторая инновация — это рециркуляция отработавших газов с охлаждением, которая, как говорят, сокращает выбросы вредных веществ, снижает потери при прокачке и позволяет работать без стука при высоких нагрузках двигателя. Эти особенности обеспечивают Pentastar увеличение экономии топлива на 6%, при этом крутящий момент увеличивается на 14,9%. Fiat Chrysler также отмечает, что эти улучшения наблюдаются на скоростях двигателя ниже 3000 оборотов в минуту, когда повышенный крутящий момент необходим больше всего.

image

В наши дни производительность двигателя — это не только крутящий момент и лошадиные силы. Речь идет и об эффективности. Toyota доказала это в 2018 году, представив 2,5-литровый четырехцилиндровый двигатель Dynamic Force, который, по имеющимся данным, обладает тепловым КПД около 40%. Это большой шаг вперед, учитывая, что большинство современных двигателей приближаются к 30%, что, в свою очередь, означает, что 70% сгорания топлива теряется в виде тепла. Toyota добилась этого с помощью ряда современных усовершенствований, включая длинный ход, высокий коэффициент сжатия, форсунки с двойными распылителями, интеллектуальную регулировку синхронизации клапанов и непосредственный впрыск топлива. Результат: Экономия топлива на трассе 2018 Camry составляет 29 и 41 мг, что на 26% выше по сравнению с предыдущей моделью.

image

1,5-литровый двигатель EcoBoost от Ford заслуживает внимания, потому что это еще один пример «умного» маленького двигателя, способного управлять относительно большим автомобилем с помощью двух цилиндров. Рядный трехцилиндровый EcoBoost выполняет эту задачу при отключении цилиндра, который определяет ситуацию, когда один цилиндр не нужен, и поэтому автоматически отключает его. Система может отключить или активировать цилиндр всего за 14 миллисекунд для поддержания плавного хода. Однако даже на трех цилиндрах она способна выдать 180 л.с. и 240 Нм крутящего момента (при сгорании 93-октанового топлива). Этот двигатель установлен в европейском Ford Fusion и американском внедорожнике Ford Escape, способном буксировать до 2,000 фунтов.

image

В 2018 году компания Cadillac еще больше увлеклась турбокомпрессорами, представив двигатель Twin Turbo V-8. Twin Turbo использует «горячую V-образную конфигурацию» — то есть устанавливает турбокомпрессоры в верхней части двигателя, в ложбине между головками. Таким образом, инженеры Cadillac утверждают, что они уменьшили общий размер конструкции двигателя и практически ликвидировали отставание турбокомпрессоров. Использованный на Cadillac CT6 V-Sport, новый двигатель выдает примерно 550 л.с. и обеспечивает потрясающий крутящий момент в 850.1 Нм.

image

Для тех, у кого есть страсть к старомодным лошадиным силам и крутящему моменту, у Dodge есть ответ в виде 6,2-литрового высокомощного двигателя HEMI V-8. Двигатель, выдающий 797 л.с. и 958.6 Нм крутящего момента, большую часть своей мощности черпает из 2,7-литрового нагнетателя — самого большого заводского нагнетателя среди всех серийных автомобилей. Наряду с нагнетателем в двигателе используются высокопрочные шатуны и поршни, высокоскоростной клапанный механизм и два двухступенчатых топливных насоса. 6,2-литровый двигатель, используемый в Dodge Challenger Hellcat Redeye, способен принимать огромное количество бензина в высокопроизводительном режиме, опорожняя бак чуть менее чем за 11 минут. Хорошая новость, однако, в том, что при нормальных дорожных условиях Hellcat все еще находится на отметке 10.69 л/100 км. Dodge хвастается тем, что Hellcat является самым быстрым в отрасли маслкаром с разгоном 0-100 км/ч в 3,4 секунды.

image

Поговорим о другой крупной инновации в двигателе 2018 года: Mazda выпустила двигатель SkyActiv-X, который, как говорят, является первым в мире бензиновым двигателем, использующим воспламенение при сжатии. Соединив две классические технологии, инженеры Mazda утверждают, что они объединили высокую тягу бензинового двигателя с эффективностью, крутящим моментом и реакцией дизеля. Ключом к их реализации является технология, известная под названием Spark Controlled Compression Ignition, которая максимально увеличивает зону, в которой возможно воспламенение от сжатия, и обеспечивает плавный переход между воспламенением от сжатия и воспламенением от искры. При внедрении двигателя прошлой осенью Mazda сообщила удивительные цифры: крутящий момент повысился на 10-30%, а КПД — на 20-30% по сравнению с предшественником. Mazda говорит, что двигатель также предлагает большую свободу в выборе передаточных чисел, что еще больше увеличивает экономию топлива и ходовые качества двигателя.

Понравилась статья? Тогда поддержите нас, поделитесь с друзьями и заглядывайте по рекламным ссылкам!

Источник

Дизель-генераторы от компании «Азимут»: особенности, модельный ряд и цены

Жизнь современного человека практически полностью зависит от электричества. Без надежного электроснабжения невозможно функционирование предприятий, жилых домов и социальных объектов, объектов капитального строительства и дата-центров. В России исторически сложилась система питания от магистральных линий, однако в последнее время появилась и стала развиваться тенденция автономного электроснабжения, особенно там, где централизованное питание отсутствует или работает с частыми перебоями.

генератор

Дизельные генераторы отечественного производства могут стоить значительно дешевле импортных аналогов.

генератор

Российские дизельные генераторы могут быть собраны на базе импортных (Cummins, Deutz) и отечественных двигателей (ЯМЗ,ММЗ), в частности двигателей собственной разработки (Azimut).

стоимость

Стоимость дизельной электростанции может зависеть от мощности, двигателя, конструктивного исполнения и наличия дополнительных опций.

ремонт генератора

При покупке дизельного генератора необходимо учитывать доступность запчастей и возможность сервисного обслуживания, технической поддержки.

контейнерный генератор

Контейнерные дизельные электростанции могут оснащаться системами вентиляции, отопления, пожаротушения, сигнализации и размещаться в различных местах без постройки специальных помещений.

электростанция

Выбирая дизельную электростанцию, стоит обратить внимание на предложения отечественных заводов, специализирующихся на производстве данного вида продукции.

В связи с этим большим спросом на рынке пользуются автономные электростанции на газе, бензине и дизельном топливе. Причем последние — явно лидируют, и этому есть очень простое объяснение. Газовые генераторы не могут работать там, где нет магистральных газопроводов, и к тому же требуют больших затрат на этапе запуска. Бензиновые генераторы, хотя и имеют относительно низкие цены, расходуют большое количество топлива, отличаются невысокой максимальной мощностью — всего до 15 кВт [1] — и не предназначены для длительной работы. Все это ограничивает сферу их применения, делая их непригодными, например, для промышленного использования или применения в крупных дата-центрах.

Зато дизельные генераторы сочетают в себе все необходимые характеристики — автономность, экономичность, относительно низкую стоимость, способность к постоянной работе даже в сложных условиях и высокую мощность — до 2000 кВт, а иногда и до 5000 кВт. Именно поэтому дизельные генераторы так востребованы среди потребителей.

Сегодня на рынке представлены десятки, а то и сотни моделей от разных производителей — как зарубежных, так и отечественных. Выбирая дизельный генератор, не стоит ориентироваться непременно на бренд компании или на зарубежную страну сборки — так можно существенно переплатить. Специалисты утверждают, что особое внимание при выборе нужно обращать в первую очередь на сам дизельный двигатель — именно от него зависит надежность агрегата.

Одной из компаний, предлагающих клиентам надежные и качественные дизельные генераторы отечественной сборки на базе импортных двигателей, является группа компаний «Азимут», о продукции которой мы и хотим рассказать.

О компании «Азимут»

Качество и востребованность агрегатов производства компании «Азимут» объясняются, во-первых, профессионализмом и опытом инженерно-технического персонала, во-вторых — прямыми контактами с ведущими производителями комплектующих для дизель-генераторов. Именно благодаря этим связям у компании есть возможность оперативно отслеживать все новейшие достижения в отрасли и внедрять их в производство.

Отличительные черты генераторов российского производства» «Азимут»

Компания «Азимут» производит дизельные генераторы на базе двигателей Cummins (США) и Deutz (Германия). Кроме того, у компании имеется собственная разработка — дизельный двигатель для генератора под маркой Azimut. По заказу возможен выпуск дизельного генератора на основе двигателей Ярославского моторного завода (ЯМЗ) и Минского моторного завода (ММЗ).

Основная продукция компании — дизельные электрогенераторы мощностью до 15 кВт и промышленные электростанции мощностью до 1300 кВт. Агрегаты поставляются покупателям в базовой комплектации — с аккумуляторными батареями, глушителем и полностью заправленными технологическими жидкостями. Перед продажей все генераторы проходят стендовые испытания под нагрузкой от 25% до 100%, что позволяет выявить возможные неполадки еще на этапе производства.

Дизельные генераторы и электростанции выпускаются компанией как в открытом исполнении на раме и в самой простой комплектации, с первой степенью автоматизации, так и в шумозащитном кожухе, со второй степенью автоматизации. В этом случае они оснащены блоком АВР — автоматического ввода резерва, который обеспечивает запуск и остановку генератора при отключении и включении основной внешней сети питания. По желанию заказчика, кроме стандартной комплектации, возможна установка дополнительного оборудования.

Вся продукция компании сертифицирована и имеет заводскую гарантию. В течение гарантийного срока собственная сервисная служба компании оказывает помощь по организации стабильной работы агрегата, консультирует по вопросам эксплуатации, организует техобслуживание и при необходимости на месте устраняет заводские дефекты. После окончания срока гарантии компания предлагает комплекс услуг по дальнейшему обеспечению бесперебойной работы генератора — техническую диагностику, техобслуживание, ремонтные работы, технические консультации и обучение, модернизацию оборудования. При необходимости специалисты сервисной службы проведут и пуско-наладочные работы.

Модельный ряд

Модельный ряд генераторов «Азимут» весьма широк и насчитывает несколько десятков генераторов бытового и промышленного назначения.

Бытовые генераторы

Для бытовых нужд компания предлагает портативные одно- и трехфазные генераторы на базе двигателя Azimut с воздушным охлаждением и частотой вращения 300 об/мин. В линейку входят «АД-5-Т230-2РП», «АД-5-Т400-РП» мощностью 5 кВт и «АД-6-Т230-2РП», «АД-6-Т400-2РП» на 6 кВт.

Промышленные генераторы и электростанции

На базе двигателя Azimut. Для электроснабжения небольших потребителей — коттеджей, некрупных магазинов и т.д. — рекомендуется использовать трехфазные генераторы мощностью от 8 до 20 кВт. Они выпускаются на базе 2- и 4-цилиндрового двигателя объемом 1,81 л и 3,61 л. Потребителю предлагаются генераторы АД-8, АД-10, АД-12, АД-15, АД-16 и АД-20.

Генераторы мощностью от 24 до 75 кВт предназначены для обеспечения электроэнергией средних потребителей — небольших промышленных предприятий, школ, больниц. Они производятся на базе 4- и 6-цилиндровых двигателей объемом от 3,61 до 4,23 литра. Двигатели мощностью более 30 кВт оснащены турбонаддувом. В этой категории представлено семь моделей разной мощности.

На базе двигателя Cummins. Генераторы этого типа выпускаются мощностью от 20 кВт до 1000 кВт под маркировкой «Cummins-АД».

Генераторы мощностью 20–200 кВт производятся на базе 4- и 6-цилиндровых двигателей мощностью от 24 кВт до 220 кВт и объемом 3,9–8,9 л. Подходят как для резервного, так и для постоянного электроснабжения. В этом диапазоне мощности компания «Азимут» предлагает девять моделей.

Цены на электростанции

Цены на дизельные генераторы и электростанции «Азимут» вполне конкурентоспособны на российском рынке, поскольку генератор отечественной сборки, но с хорошим и надежным двигателем будет на порядок дешевле импортного собрата. В этом случае снижаются расходы на логистику и маркетинг и не приходится переплачивать за бренд.

Источник

Подводные лодки с единым дизельным двигателем

Vunderkind.Info > Наука и техника > Подводные лодки с единым дизельным двигателем

подводные лодки с единым дизельным двигателем, подводные лодки с дизельным двигателем, создание подводных лодок с дизельным двигателем, история создания подводных лодок с дизельным двигателем

Подводные лодки с единым дизельным двигателем. В начале XX века сформировались общие представления о структуре энергетической установки подводных лодок, которые в той или иной степени живы до сих пор.

Речь идет о применении отдельных двигателей для надводного и подводного плавания.

В первом режиме задействуется дизельный двигатель, во втором – при подводном перемещении – электродвигатели, питающиеся от аккумуляторов (использование обозначенных типов двигателей не предусмотрено лишь на атомных подводных лодках).

Главный недостаток такого подхода к конструированию подводных лодок – крайне ограниченные сроки пребывания лодок под водой из-за незначительного ресурса аккумуляторных батарей.

С 1930-х гг. и в СССР, и в Германии инициированы интенсивные разработки новых типов двигателей для подводных лодок с одной-единственной целью – увеличить продолжительность плавания подводных лодок под водой.

Читайте также:  Сборка двигателя мотоцикла урала

Новые двигатели должны были обеспечивать перемещение лодок с одинаковой эффективностью и над, и под водой.

В результате немецкими инженерами было разработано специальное устройство «шноркель» (от нем. Schnorkel – дыхательная трубка), а советскими учеными – его аналог – РДП (расшифровка: работа двигателя под перископом).

Все до единой немецкой подводной лодки, выпущенной до середины 1940-х гг., были оснащены «шноркелями», а все советские дизельные подводные лодки, выпускавшиеся вплоть до 1960-х гг., — устройствами РДП.

Оба устройства являли собой шахту, возвышавшуюся над водой.

Внутри шахты располагались два канала: через первый происходил забор воздуха, подававшегося в дизельный двигатель, через второй наружу уходили выхлопные газы.

Из-за несовершенства конструкции первых РДП нередко выхлопные газы проникали в рабочие отсеки лодки.

Позже в РДП были внесены серьезные конструктивные изменения, избавившие подводные лодки от этого недостатка.

Это устройство обеспечивает зарядку аккумуляторных батарей от работающего дизеля подводной лодки, когда она находится под перископом, и движение ПЛ с небольшой скоростью (до 5 узлов) на перископной глубине погружения —около 10 метров.

Но этот режим плавания подводной лодки можно считать «технологическим», так как он не может использоваться для торпедной атаки.

Да и сам режим такого плавания, особенно в штормовых условиях, требует высокой квалификации личного состава (прежде всего рулевого на горизонтальных рулях).

При волнении моря 4-5 баллов удерживать лодку на глубине, обеспечивающей нормальную работу РДП, очень трудно.

При каждом «набеге» волны лодка «проваливается», для исключения попадания воды в дизельный отсек поплавковый клапан закрывает шахту, и доступ атмосферного воздуха к дизелям прекращается.

Двигатели начинают забирать воздух из отсеков, что приводит к созданию в них пониженного давления.

На людях это сказывается болями в ушах и даже кровотечением из ушей и носа. Особенно тяжело приходится личному составу дизельного отсека.

При уходе волны лодка «подвсплывает», давление в ее отсеках нормализуется. И так при каждом набеге волны.

подводные лодки с единым дизельным двигателем, подводные лодки с дизельным двигателем, создание подводных лодок с дизельным двигателем, история создания подводных лодок с дизельным двигателем

Фото 1. Так выглядела погибшая 27 января 1961 г. из-за отказа РДП ракетная подводная лодка С-80 проекта 644 после подъема в 1969 г.

Порой даже приходилось подвсплывать так, чтобы шахта с поплавковым клапаном находилась выше уровня неспокойного моря, что, конечно, демаскирует лодку.

Нештатные ситуации во время плавания под РДП могли закончиться даже трагедией.

По этой причине лодка двигалась под РДП, что определили позже, после подъема лодки.

Длительные поиски лодки результатов не дали, и только летом 1967 года ее обнаружили на глубине около 200 метров, когда в этом районе моря рыболовными судами были зафиксированы неоднократные случаи порыва рыболовных сетей.

Через два года после этого лодку подняли.

Было установлено, то причиной гибели лодки и шестидесяти восьми моряков явилась некачественная сборка поплавкового клапана РДП в процессе ее модернизации.

Волной выбило уплотнительное резиновое кольцо на тарелке воздушной заслонки клапана.

Через образовавшийся зазор в воздуховод РДП стала поступать с нарастающим напором по мере провала лодки забортная вода, и далее, через открытый нижний дублирующий клапан подачи воздуха к дизелю, в пятый отсек лодки.

Этот клапан имеет ручной привод, и чтобы его закрыть, нужно маховик клапана диаметром 500 мм повернуть на несколько десятков оборотов.

Нарастающее давление воды на тарелку клапана диаметром около 450 мм не позволило мотористам дизельного отсека закрыть клапан даже с помощью рычага (стальная труба диаметром 50 мм была согнута).

Мотористы 5-го отсека, находясь у незакрытого клапана, погибли первыми. Подводники 3-го и 4-го отсеков пережили их ненамного.

Лавина воды, круша переборки, затопила три отсека, и лодка рухнула вниз кормой на грунт.

Накрытый в кают-компании стол свидетельствовал об этом. Тела погибших подводников, извлеченные из лодки, были узнаваемы — сказалось действие постоянной температуры воды +4 °С.

Моряков похоронили с почестями.

Подводную лодку было решено не восстанавливать.

Массовое применение системы РДП на подводных лодках не остановило работ по созданию так называемого единого двигателя.

Движение лодки в подводном положении в таком случае обеспечивается работой дизельных двигателей по «анаэробному» принципу (по замкнутому циклу), то есть без забора атмосферного воздуха.

Предусматривалось использовать те же двигатели и при движении лодки в надводном положении, но уже с использованием атмосферного воздуха.

Такая энергосистема получила название энергоустановки с единым двигателем.

Регенеративный двигатель

Одна из первых попыток создания единого двигателя была предпринята в 1935 году сотрудником ленинградского ЦКБ-18 (ныне ЦКБ «Рубин» в Санкт-Петербурге) инженером С.А. Базилевским (впоследствии доктором технических наук) при содействии профессора И.Д. Менделеева, сына знаменитого ученого.

При работе двигателя в подводном положении ПЛ часть выхлопных газов после обогащения их кислородом возвращалась во всасывающий коллектор дизеля.

Остальная часть выхлопного газа с помощью компрессора закачивалась в специальные баллоны, которые могли периодически опорожняться за борт.

Запас кислорода хранился на борту ПЛ в жидком состоянии. Так обеспечивалась компактность запаса окислителя.

подводные лодки с единым дизельным двигателем, подводные лодки с дизельным двигателем, создание подводных лодок с дизельным двигателем, история создания подводных лодок с дизельным двигателем

Фото 2. Дизель-электрические ракетные подводные лодки проекта 644 для подводного хода были снабжены устройством РДП

Базилевский назвал двигатель для такой энергоустановки РЕДО — регенеративный единый двигатель особого назначения.

Начатые перед Отечественной войной испытания его на подводной лодке не были закончены, с началом войны прекращены, а после нее не возобновлялись.

В 1936 году проводились стендовые испытания энергетической установки с применением дизеля, работающего по замкнутому циклу.

Называлась она ИВР (работа дизеля на искусственном воздухе с растворением углекислого газа в забортной воде).

Принцип работы установки заключался в следующем: весь поток выхлопных газов после холодильника-глушителя и сепаратора поступал в адсорбционную колонку, куда через распыливающие сопла подавалась забортная вода.

Происходило интенсивное промывание газа и в результате — растворение углекислоты.

Полученный раствор насосом откачивался за борт. Нерастворившаяся часть, в основном азот, сепарировалась и направлялась к смесителю, куда через дозирующий клапан подавали газообразный кислород.

подводные лодки с единым дизельным двигателем, подводные лодки с дизельным двигателем, создание подводных лодок с дизельным двигателем, история создания подводных лодок с дизельным двигателем

Фото 3. Построенные перед войной подлодки М-401 (С-135) с единым двигателем с химпоглотителем (ЕД-ХПИ) и С-92, оснащенная РЕДО

В апреле 1940 года на дизеле мощностью 800 л. с. при работе по этому циклу получили устойчивую мощность 500 л. с.

Дальнейшие испытания прервала война, а после ее окончания работы не возобновлялись, так как предпочтения отдавались перспективным схемам энергетических установок.

После войны в разработках превалировали две схемы энергоустановок с единым дизельным двигателем, работающим по газокислородному замкнутому циклу: схема ЕД-ВВД (единый двигатель с выхлопом в воду, дизельный) и схема ЕД-ХПИ (единый двигатель с химпоглотителем известковым).

На собственном кислороде

В схеме ЕД-ВВД, как и в РЕДО, основная часть выхлопных газов, пройдя газоохладитель и сепаратор, поступала к газовому смесителю, где в нее добавляли кислород, и далее эта смесь сгорала в цилиндрах дизеля.

Остальная часть отработанных газов забиралась компрессором и через специальные распыляющие устройства выбрасывалась за борт, в струю гребного винта.

В послевоенное время по документации СКБ-143 (ныне Морское бюро машиностроения «Малахит» в Санкт-Петербурге) лодку, на которой до войны была смонтирована энергоустановка по схеме РЕДО, переоборудовали под схему ЕД-ВВД.

В течение 1950-1953 годов эта ПЛ проходила государственные испытания.

В то же время такие испытания проходила и подлодка с энергоустановкой типа ЕД-ХПИ.

Результаты испытаний показали — цикл ЕД-ВВД по сравнению ЕД-ХПИ преимуществ не имел.

Кроме того, лодка с ЕД-ВВД в подводном положении оставляла заметный газопузырьковый след, чем и демаскировалась.

подводные лодки с единым дизельным двигателем, подводные лодки с дизельным двигателем, создание подводных лодок с дизельным двигателем, история создания подводных лодок с дизельным двигателем

Фото 4. Подводная лодка М-401 (С-135) с двигателем ЕД-ХПИ на испытаниях

Эти обстоятельства и привели к прекращению работ по этой теме (как показал последующий опыт, опасения по поводу демаскирующего влияния газопузырькового следа были преувеличены).

В подводным лодкам с энергоустановкой по схеме ЕД-ХПИ судьба была более благосклонна: они были приняты в состав ВМФ СССР.

Разработка проекта этой подводной лодки велась в 1938-1939 годах в специальном КБ НКВД, так называемой «шарашке», «инженерами-зеками».

Находилось КБ на территории завода «Судомех» в Ленинграде (ныне территория государственного предприятия «Адмиралтейские верфи», город Санкт-Петербург).

Испытания ПЛ проводились во время войны на Каспийском море в течение нескольких лет, часто прерывались из-за аварийных происшествий и поломок материальной части, и были завершены в конце 1945 года.

Создателей новой установки на каждом шагу ожидали «сюрпризы». Начались они уже с погрузки жидкого кислорода.

Не имея опыта в этом деле, моряки начали приемку жидкого кислорода так, как обычно принимали топливо или пресную воду: по шлангу из автоцистерны через воронку.

Кислород вначале испарился, и в лодочную емкость начал поступать в виде пара, затем после охлаждения шланга стали появляться пленки жидкого кислорода в виде небольших блинов.

Один такой «блин» выплеснулся из воронки на палубу со взрывом. Приемку кислорода прекратили.

В результате в легком корпусе ПЛ образовалась трещина длиной около метра, в прочном корпусе, в районе выхода трубы вентиляции цистерны, в результате непрерывного стравливания газообразного кислорода также появилась трещина.

Оказывается, заправку ПЛ жидким кислородом необходимо было производить через шланг, соединенный герметично с цистерной.

подводные лодки с единым дизельным двигателем, подводные лодки с дизельным двигателем, создание подводных лодок с дизельным двигателем, история создания подводных лодок с дизельным двигателем

Фото 5. Закладная доска подлодки М-352 проекта А615

Были большие трудности с регулировкой подачи газообразного кислорода при изменении расхода топлива.

Ни автоматического регулирования подачи кислорода, ни газоанализаторов, постоянно фиксирующих содержание кислорода в газовой смеси, тогда не существовало.

В зависимости от изменения давления в газонепроницаемых герметичных отсеках изменялся цвет газовой среды.

Светло-коричневый цвет газовой среды и понижение давления в отсеке говорили о недостаточной подаче кислорода.

Если давление в дизельных отсеках повышалось, что указывало на излишнюю подачу кислорода, цвет газовой среды становился бледно-голубым.

Оператор наблюдал за этим изменением через специальные иллюминаторы и открывал или прикрывал клапан подачи кислорода.

Трудноразрешимой проблемой оказалось обеспечение газонепроницаемости дизеля. Через неплотности в дизельный отсек проникал отработанный газ, к нему добавлялись испарения от подтеков топлива и масла, повышалась опасность возникновения пожара.

Во время работы дизеля и после его остановки пребывание людей в машинных отсеках без изолирующих аппаратов запрещалось.

Вентиляция отсеков производилась переводом дизелей на надводный цикл.

В ходе испытаний было несколько случаев взрывов (хлопков), приводивших к пожарам в дизельных отсеках.

Детальных исследований и объяснений этих явлений не было проведено, обычно обвиняли обслуживающий персонал в плохом обслуживании энергоустановки.

В 1942 году во время заводских ходовых испытаний ПЛ с ЕД-ХПИ произошла тяжелая авария.

При нахождении ПЛ в подводном положении в процессе работы дизелей по замкнутому циклу оператор у пульта управления обнаружил, что клапан в сети подачи кислорода заклинило в открытом положении, давление в дизельном отсеке стало быстро расти, цвет газовой смеси стал голубоватым.

Командир подводной лодки принял решение всплывать.

В это время автор проекта В.С. Дмитриевский через иллюминатор увидел пожар в дизельном отсеке и без разрешения командира, открыв дверь, вошел в аварийный отсек.

Через несколько секунд он выскочил оттуда в горящей одежде — пожар в дизельном отсеке продолжался.

Дмитриевский, опасаясь повышения давления в кислородной цистерне, самовольно открыл клапан стравливания кислорода в центральный пост, начался пожар и там.

подводные лодки с единым дизельным двигателем, подводные лодки с дизельным двигателем, создание подводных лодок с дизельным двигателем, история создания подводных лодок с дизельным двигателем

Фото 6. Головная подводная лодка проекта 615 — М-254 на реке Неве — уже после модернизации и демонтажа артустановки

После всплытия лодки клапан в центральный пост был закрыт и открыт клапан стравливания кислорода за борт, но пожар продолжался.

Командир приказал личному составу покинуть лодку и перейти на обеспечивающий испытания надводный корабль.

Многие моряки получили ожоги, а обгоревшего В.С. Дмитриевского спасти не удалось.

В 1946 году работы по проекту были переданы в ЦКБ-18, куда были переведены освобожденные из заключения конструкторы-разработчики.

На основе положительных в целом испытаний начались работы по созданию опытной подводной лодки с энергоустановкой ЕД-ХПИ.

В 1948 году ПО окончании этих работ группе специалистов была присуждена Сталинская премия.

В 1953 году испытания ПЛ с ЕД-ХПИ были завершены, лодка получила литерно-цифровое обозначение М-254 проекта 615 и вошла в состав ВМФ СССР.

Созданные на ее основе, начиная с 1956 года, серийные лодки, которым был присвоен номер проекта А615, относились к классу малых торпедных ПЛ.

При их проектировании одним из непременных требований была необходимость обеспечения их транспортировки по железной дороге.

Корабли проекта А615 значительно превосходили дизельные субмарины по скорости (они могли развивать ход до 10 узлов), по продолжительности подводного плавания и по предельной глубине погружения.

По архитектуре они были полуторакорпусными.

Носовая и кормовая части прочного (герметичного) корпуса лодки не охвачены легким (водопроницаемым) корпусом, который создает внешние обводы и служит для размещения цистерн главного балласта (ЦГБ), обеспечивающие погружение и всплытие лодки, была применена наиболее рациональная, по современным представлениям, схема расположения ЦГБ.

В междубортном пространстве размещались шесть цистерн, из которых бескингстонными были № 2 и № 5, а № 1 и № 6 и цистерны средней группы (№ 3 и № 4) — кингстонными.

Кингстоны в концевых ЦГБ имели важное значение для обеспечения надводном непотопляемости.

Как и на других отечественных лодках, выполнялось требование «одноотсечной» надводной непотопляемости (ПЛ оставалась на плаву при затоплении любого отсека прочного корпуса и двух цистерн ЦГБ, прилегающих с одного борта).

Трехвальная главная дизельная энергоустановка размещалась в 4-м, 5-м и 6-м отсеках прочного корпуса.

В отсеке № 5 стояли побортно два дизеля М50 мощностью по 900 л. с., работающие на бортовые линии валов, и в отсеке № 6 — один дизель 32Д мощностью 900 п. с., работающий на среднюю линию вала.

Все дизели размещались в газоплотных выгородках и могли работать по замкнутому циклу (в подводном положении лодки).

Легкие быстроходные дизели М50, разрабатывавшиеся в свое время для самолетов, могли работать на форсажном режиме, поэтому имели небольшой ресурс работы — 300 часов.

Пост управления ими располагался у кормовой переборки 4-го отсека. Здесь были установлены откидные сиденья для помощника командира 6Ч-5 и химика-оператора.

Пост управления дизелем 32Д находился в 5-м отсеке. Им обеспечивался длительный надводный и подводный ход, а также зарядка аккумуляторной батареи и плавание под РПД.

Все дизельные двигатели ставились на амортизаторы, причем особое внимание обращалось на уменьшение шума при работе 32Д в подводном положении (по замкнутому циклу).

Жидкий кислород, обеспечивающий работу двигателей, размещался в трюме 4-го отсека в двух латунных цистернах цилиндрической формы емкостью по 4,3 т.

Рабочее давление кислорода в цистернах составляло 13 атм. Теплоизоляция цистерн обеспечивалось шлаковой ватой.

Над цистернами, по обоим бортам, по высоте до подволока отсека, располагались две выгородки газофильтров с твердым известковым химическим поглотителем (по 7,2 т в каждой).

подводные лодки с единым дизельным двигателем, подводные лодки с дизельным двигателем, создание подводных лодок с дизельным двигателем, история создания подводных лодок с дизельным двигателем

Фото 7. Подводная лодка проекта А615 в походе в надводном положении

Жидкий кислород, проходя испаритель с электрическим подогревом, расположенный в 4-м отсеке, подавался через автоматический регулятор-дозировщик по трубопроводу в смеситель обратного газа, и после перемешивания газовая смесь поступала в машинные выгородки дизелей.

На средней линии вала в отсеке № 7 располагался гребной электродвигатель ПГ-106 мощностью 68 л. с., который мог работать от аккумуляторной батареи из 60 элементов, расположенной в трюме 2-го отсека.

Учитывая результаты испытаний в Каспийском море, при создании энергоустановки ЕД-ХПИ для лодок проекта 615 значительное внимание уделялось контролю за состоянием газовой среды в машинных выгородках.

Были разработаны и установлены автоматический реryлятор-дозировщик кислорода (АРМ), быстрозапорные краны подачи кислорода, газоанализаторы процентного содержания кислорода.

При работе дизелей по замкнутому циклу в машинных выгородках поддерживалось разряжение от 100 до 500 мм вод. ст.

В выгородках дизеля 32Д были установлены фильтры для удаления токсичных газов с целью обеспечения возможности посещения выгородки личным составом после остановки дизеля в подводном положении.

Подводные лодки с дизельным двигателем в строю

Государственные испытания показали, что тактико-тактические характеристики подводной лодки М-254 пр. 615 в основном соответствовали спецификационным, несмотря на некоторые отступления и перенесение ряда испытаний (в частности, по определению полной подводной автономности) на период эксплуатации ПЛ в составе флота.

Так, дальность плавания ПЛ экономической надводной скоростью под средним дизелем 32Д была получена на 1 000 миль меньше заявленной техническим заданием.

Это объяснялось стопорением гребных винтов бортовых линий вала, которые по проекту должны были иметь свободное вращение.

подводные лодки с единым дизельным двигателем, подводные лодки с дизельным двигателем, создание подводных лодок с дизельным двигателем, история создания подводных лодок с дизельным двигателем

Фото 8. Матросы в торпедном отсеке подлодки М-352 проекта А615

Из общих недостатков в акте Государственной комиссии были отмечены:

В 1953 году было принято решение о строительстве серии подводных лодок проекта А815.

Начиная с этого года, было построено 29 лодок: 23 из них построены на заводе «Судомех» и шесть — на заводе «Адмиралтейские верфи».

Последняя лодка этого проекта была принята в состав ВМФ в 1957 году.

Предполагалось начать строительство их и в Киеве (на заводе «Ленинская кузница»). Однако от этой идеи пришлось отказаться из-за невозможности проводки лодок по Днепру.

В проект А615 был внесен ряд конструктивных изменений, направленных на улучшение ИЗ, повышение живучести энергоустановки и улучшение обитаемости личного состава лодки.

Для увеличения срока хранения кислорода в жидком состоянии вместо двух кислородных цистерн была установлена одна при сохранении той же емкости: уменьшалась поверхность хранилища и, следовательно, испаряемость кислорода.

В дальнейшем определили, что подводные лодки использовали непосредственно для хода только около 4,5 % запаса кислорода, остальной испарялся.

Основные тактико-технические данные (ТТД) подводной лодки проекта А615 приведены ниже.

ТТД ПЛ проекта А615
Водоизмещение, т 405,8
Длина, м 56,6
Ширина, м 4,46
Осадка, м 3,59
Запас плавучести, % 23
Предельная глубина погружения, м 120
Скорость хода (максимальная), узлов 16
Надводная дальность плавания, миль 3150
Подводная дальность плавания, миль 360 (100 часов)
Торпедные аппараты 4
Боезапас торпед 4

Подводные лодки этого типа (малые торпедные лодки) с обычной энергетической установкой имели подводную скорость 7,5 узла в течение часа.

Лодки проекта 615 имели значительное преимущество по скорости подводного хода и времени пребывания под водой.

Сдаточная база завода находилась в Таллине, ходовые испытания подводных лодок проходили в районе Кронштадта.

подводные лодки с единым дизельным двигателем, подводные лодки с дизельным двигателем, создание подводных лодок с дизельным двигателем, история создания подводных лодок с дизельным двигателем

Фото 9. Подводная лодка проекта А615 у борта легкого крейсера «Киров» — морской парад в Ленинграде, шестидесятые годы

Соединения подводных лодок проекта А615 появились на Балтике (Либава, Ломоносов), на Черном море — 12 единиц (Балаклава, где ныне располагается Военно-Морской музейный комплекс).

В дальнейшем все подводные лодки Балтийского флота этого типа сосредоточили в городе Палдиски (Эстония) в 128-ю бригаду подводных лодок.

Для заправки подводных лодок жидким кислородом и химпоглотителем построили несколько морских несамоходных барж.

В барже размещалась цистерна для хранения жидкого кислорода (45 тонн, в течение суток без потерь).

На барже также размещалось 32 тонны химпоглoтителя. Загрузка кислорода в емкость ПЛ занимала два часа.

Отработанный химпоглотитель из подводных лодок отсасывался береговым насосом.

Одним из серьезных недостатков ПЛ этого проекта была недостаточная взрывопожаробезопасность энергоустановок, работающих по газокислородному замкнутому циклу.

В период их испытаний и при эксплуатации нередко возникали пожары и небольшие взрывы («хлопки») в машинных выгородках и газофипьтрах.

Так, в 1956 году тяжелая авария произошла на ПЛ М-259, когда в результате взрыва в машинной выгородке дизеля 32Д (при его работе по замкнутому циклу) погибли четыре человека и шесть получили ранения, ожоги и отравления.

В следующем году в результате возникшего в подводном положении пожара в выгородке дизеля 32Д вблизи Таллина погибла ПЛ М-256 практически со всем экипажем (из 42 членов экипажа в живых остались семь человек).

Эти трагедии заставили (уже в ходе эксплуатации ПЛ на флоте) серьезнее отнестись к проблеме взрывопожаробезопасности установок ЕД-ХПИ.

На ПЛ М-257, переоборудованной в испытательный плавстенд, в 1958 году начались испытания по проверке возможных режимов работы дизелей по замкнутому циклу при разных расходах кислорода, подаваемого в машинные выгородки, моделированием экстремальных условий, могущих привести к взрывам и пожарам, с поочередными и совместными пусками и остановками дизелей при различном процентном содержании кислорода в выгородках.

подводные лодки с единым дизельным двигателем, подводные лодки с дизельным двигателем, создание подводных лодок с дизельным двигателем, история создания подводных лодок с дизельным двигателем

Фото 10. Подводная лодка проекта А615 в Кронштадте — семидесятые годы

Проведенные испытания показали, что причиной взрывов, происходивших в машинных выгородках и газофильтрах, была пониженная концентрация кислорода в газовой смеси при работе дизелей, хотя до этого считалось, что основную опасность представляет лишь повышенное содержание кислорода.

Таким образом, стала ясна причина происходивших в машинных выгородках взрывов.

И если ранее пытались ликвидировать возникающие пожары уменьшением количества остаточного кислорода, не останавливая при этом работу дизелей, что и приводило к появлению взрывоопасной смеси — кислорода, окиси углерода и окислов азота, то в последующем в эксплуатационных инструкциях и в требованиях и аппаратуре защиты было указано строгое ограничение не только максимального (26 %), но и минимального содержания кислорода в газовой среде (18 %).

Тогда же исследовали и ряд других вопросов, в том числе и возможность тушения пожаров в выгородках с помощью водяного орошения, а также проверили эффективность мероприятий по борьбе с проникновением токсичных соединений (окиси углерода и азота) в обитаемые отсеки.

На основании результатов этих испытаний были разработаны дополнительные конструктивные и организационные мероприятия по повышению взрывопожаробезопасности энергоустановок ЕД-ХПИ и задействованы дополнительные системы защиты от взрывов и пожаров и контроля за газовой средой обитаемых отсеков.

Однако негативные отзывы о ПЛ проекта А615 сыграли свою роль. В качестве главного недостатка продолжала оставаться пожароопасность, недаром эти лодки на флоте получили прозвище «Зажигалки».

По опыту эксплуатации ПЛ проекта А615, в конце концов, были признаны неудовлетворительными, их стали выводить в резерв, а в первой половине 1970-х годов практически все они были выведены из состава ВМФ.

Эпилог

Головная лодка проекта в 1958 году была передана в Кронштадтский учебный отряд.

В 1960-х годах ее установили на территории Высшего военно-морского училища подводного плавания в качестве учебного комплекса.

Еще одну лодку этой серии в качестве учебно-тренировочного комплекса установили в Военно-морском инженерном институте в городе Пушкине.

подводные лодки с единым дизельным двигателем, подводные лодки с дизельным двигателем, создание подводных лодок с дизельным двигателем, история создания подводных лодок с дизельным двигателем

Фото 11. Конец службы. Подводная лодка проекта А615 в ожидании разделки. 1976 г.

Кроме этих лодок, одну в качестве экспоната установили у моря в Одессе, а еще одну долгое время использовали как командный пункт Кронштадтской крепости, зарыв ее в землю.

Остальные лодки в 1980-х годах завершили свою службу на разделочных базах «Вторчермета».

Трагически сложилась судьба последнего командира ПЛ М-254 В.А. Николаева.

В январе 1961 года он погиб на подводной лодке С-80 вместе с ее экипажем, находясь на этой лодке в порядке стажировки.

Одним из существенных недостатков ПЛ с энергоустановками ЕД-ХПИ была ограниченная продолжительность хранения жидкого кислорода на ее борту, даже при нахождении ПЛ в базе (из-за далеко не идеальной термоизоляции кислородных цистерн).

Для устранения этого недостатка в 1954-1955 годах был разработан технический проект «637» опытной ПЛ, в энергоустановке которой поглощение выхлопного углекислого газа и обогащение его кислородом осуществлялось с помощью твердого гранулированного вещества — надперекиси натрия.

Этот компонент состоял из твердых гранул, содержащих связанный кислород и поглотитель углекислого газа.

В 1959 году одну из подводных лодок проекта А615 переоборудовали под новую энергоустановку.

Однако неожиданно в мае 1960 года все работы по проекту были прекращены, без всяких объяснений.

В городе Северодвинске завершались испытания первой отечественной атомной подводной лодки.

С ее появлением закончилась история подводных лодок с единым дизельным двигателем. Наступала новая эра подводных лодок.

Источник

5 очень надёжных 2,0-литровых дизельных двигателей

Не смотря на то, что экологи активно препятствуют оснащению новых автомобилей дизельными двигателями, на вторичном рынке такие автомобили продолжают пользоваться спросом и самые востребованные из них это автомобили среднего класса с дизельными двигателями объёмом 2,0 литра. А всё потому, что именно при объёме 2,0 литра двигатель обладает оптимальным соотношением мощности, расхода топлива и надёжности.

Если вы планируете в будущем покупку подержанного автомобиля с 2,0-литровым дизельным двигателем, то я вам рекомендую обратить внимание на автомобили, оснащённые одним из пяти двигателей представленных ниже.

2.0 JTDm / CDTI / TTiD4 / Ecotec Diesel B / Multijet

Двигатель 2.0 JTDm

Этот двигатель, разработанный Fiat, является самым надёжным в этом списке. Его ресурс составляет не менее 500 000 километров. Кроме того, этот двигатель обладает низким расходом топлива и превосходной производительностью. Проблемы, с которыми сталкиваются владельцы автомобилей оснащённых этим двигателем, связаны в основном с засорением сажевого фильтра (DPF).

Устанавливался на автомобили: Alfa Romeo Giulietta, Alfa Romeo 159, Fiat Sedici, Fiat Bravo, Fiat Croma, Fiat Freemont, Lancia Delta, Opel Astra, Opel Insignia, Opel Cascada, Saab 9-5, Suzuki SX4, Jeep Compass, Jeep Cherokee KL, Jeep Renegade.

2.0 TDCi / HDi

Двигатель 2.0 TDCi

Этот 2,0-литровый дизельный двигатель является совместной разработкой Ford и PSA (Peugeot Société Anonyme). Примечательно, что этот двигатель был разработан с нуля, поэтому он не имеет ничего общего со старыми двигателями Ford. Сам по себе двигатель очень надёжен, чего нельзя сказать о топливном насосе высокого давления (ТНВД) и топливной системе в целом, которые требуют своевременного технического обслуживания. В среднем ресурс этого двигателя составляет 400 000 километров.

Устанавливался на автомобили: Citroen C4, Citroen C4 Picasso, Citroen C5, Citroen C6, Citroen C8, Ford Focus, Ford C-Max, Ford Mondeo, Ford S-Max, Ford Kuga, Peugeot 307, Peugeot 308, Peugeot 407, Peugeot 508, Peugeot 607, Peugeot 807, Volvo C30, Volvo C40, Volvo S40, Volvo V50, Volvo S60, Volvo V70, Volvo S80.

2.0 TDI (EA189)

Двигатель 2.0 TDI

Классический дизельный двигатель производства Volkswagen, который представляет собой модифицированную версию двигателя EA188. Главным отличием EA189 от EA188 является система впрыска топлива Common Rail. Этот двигатель очень надёжен и практически не имеет слабых мест. При регулярном техническом обслуживании его ресурс составляет около 400 000 километров.

Устанавливался на автомобили: Audi A3, Audi A4, Audi A5, Audi A6, Audi Q5, Seat Leon, Seat Exeo, Seat Toledo, Seat Altea, Seat Ibiza, Seat Leon, Skoda Octavia, Skoda Superb, Skoda Roomster, Skoda Yeti, Volkswagen Golf, Volkswagen Touran, Volkswagen Tiguan, Volkswagen Jetta, Volkswagen Passat, Volkswagen Scirocco, Jeep Patriot.

2.0 dCi (M9R)

Двигатель 2.0 dCi

Этот двигатель является прекрасным примером удачного сотрудничества, в данном случае Nissan и Renault. Примечательно, что основой для этого дизельного двигателя послужил бензиновый двигатель Nissan MR20DE, который считается очень надёжным. Стоит отметить, что топливная система Bosch, которой оснащается этот двигатель, очень чувствительна к качеству топлива. Во всём остальном двигатель вполне надёжен и при своевременном техническом обслуживании способен преодолеть более 300 000 километров.

Устанавливался на автомобили: Nissan Qashqai, Nissan X-Trail, Renault Megane, Renault Scenic, Renault Laguna, Renault Latitude, Renault Vel Satis, Renault Koleos, Renault Espace.

2.0 D-4D (1CD-FTV)

Двигатель 2.0 D-4D

Надёжный 2,0-литровый дизельный двигатель от Toyota, производителя самых надёжных автомобилей в мире. Не смотря на возможные проблемы с топливной системой этот двигатель считается очень надёжным, и особенно в Европе, так как там качество дизельного топлива значительно выше, чем в России. В среднем ресурс этого двигателя составляет 400 000 километров.

Устанавливался на автомобили: Toyota Corolla, Toyota Avensis, Toyota Avensis Verso, Toyota Picnic, Toyota Previa, Toyota RAV4.

Ещё публикации по теме:

Понравилась публикация? Поделись!

Источник

История дизельного двигателя

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.

Рудольф Дизель

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

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.

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

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

Брат средневековой пушки: начало истории автомобильных двигателей

В рамках спецпроекта с брендом моторных масел G-Energy рассказываем об истории автомобильных двигателей. Первая часть — экскурс в историю двигателестроения. В будущих статьях мы поговорим о том, как появились современные двигатели, что из себя представляют гоночные агрегаты и какими будут двигатели будущего.

А ведь современный автомобильный двигатель – это одна из наиболее ярких иллюстраций технического прогресса за последние столетия, конкуренции успешных решений с гениальными, учета меняющегося мира и его требований. И вообще, как говорится, «во-первых, это просто красиво!» В этом цикле статей мы постараемся убедить вас, что это создание инженерной мысли действительно красивое в своем совершенстве, а история автомобильных двигателей – захватывающая и разносторонняя.

Мушкеты, скороварки и светильники

Многие будут удивлены, но одним из первых прообразов двигателя внутреннего сгорания (ДВС) стала когда-то. средневековая пушка. Ну или какой-нибудь мушкет, если угодно. Ведь что такое по определению двигатель внутреннего сгорания? Это некое устройство, внутри которого происходит некое действие, преобразующее некую энергию в механическую работу. Собственно этим ДВС и отличается, к примеру, от паровой машины (всем известного паровоза). Ведь там пар образуется «снаружи» и подается к поршням, заставляя их двигаться. То есть подобную силовую установку можно назвать двигателем внешнего сгорания. И основной недостаток такой схемы – огромные потери энергии.

Паровоз

А вот что использовать в качестве безопасного и стабильного топлива – этот вопрос повис перед учеными, инженерами и изобретателями на несколько веков.

Достаточно популярной идеей было использование газа (например, угольного). Первый газовый поршневой двигатель предложил в 1799 году британец Джон Барбер. На светильном газе работал двигатель Филиппа Лебона – первый из запатентованных (в 1801 году). Что, кстати, немудрено, ведь именно Лебон считается изобретателем газового освещения. Вот только на практике реализовать свой патент двигателя француз не успел – ушел из жизни.

Другая ветка изобретений основывалась на использовании в качестве топлива угольной пыли. Именно на ней работал Pyreolophore – лодочный двигатель братьев Ньепс, Жозефа Нисифора и Клода Феликса. В 1806 году десятилетний патент на него им выдал лично Наполеон Бонапарт. Но конструкция этого механизма скорее была прообразом водометного, а то и реактивного двигателя. Зато именно братья Ньепс стали одними из первых, кто додумался заменить угольную пыль на нефть и оснастить двигатель простейшим, но впрыском топлива – он и стал прародителем современных систем впрыска.

Pyreolophore – лодочный двигатель братьев Ньепс

В 1807 году Исаак де Риваз предложил идею двигателя, работавшего на водороде и имевшего ультрасовременное электрическое зажигание: тогда разработки Алессандро Вольты в области электричества и гальваники как раз были на пике инноваций. Конечно, с современными водородными топливными ячейками это не имело ничего общего: водород был просто еще одной попыткой найти наиболее подходящее топливо. Хотя именно четырехколесная повозка с этим двигателем де Риваза и считается многими первым автомобилем с двигателем внутреннего сгорания, это была только идея. Вторая итерация этого автомобиля смогла провезти груз (около 300 кг камней) и четырех человек аж целых 26 м со скоростью целых 3 км/ч, однако практически все в этом двигателе – от подачи топлива до прочистки цилиндра от выхлопных газов, да и сам поджиг рабочей смеси – оператор должен был делать вручную. Те самые 26 м были преодолены примерно за пять «рабочих циклов», обеспечиваемых человеком.

Четырехколесная повозка с двигателем де Риваза

Эпоха первых патентов

Поиски продолжались еще более полувека. За это время британец Самюэль Браун подарил миру (1825 год) идею водяного охлаждения цилиндра, но работал в этом цилиндре все тот же водород. В 1826 году в Америке Самюэль Мори получил патент на ДВС, где в качестве топлива использовались спирт и скипидар. Америка, кстати, в эти годы сделала серьезный рывок в этой области. Чуть позже изобретатель Чарльз Дьюри впервые в Новом Свете использовал в качестве топлива бензин (который тогда бензином еще не назывался), а в 1833 году появился двигатель Райта. Нет, не того, который «один из братьев Райт» – до их авиационных экспериментов оставалось еще более 60 лет. Лемюэль Веллман Райт запатентовал двигатель, который работал на газе, но уже по двухтактному циклу, и имел систему водяного охлаждения.

Интересным шагом стали двигатели британца Уильяма Барретта. Именно двигатели – в 1838 году он разом запатентовал сразу три. Они были двухтактными (а один и вовсе использовал практически сохранившуюся до настоящего времени схему газообмена), но принципиальным здесь было то, что смесь не просто подавалась в камеру сгорания – она там сжималась перед воспламенением. До этого практически во всех конструкциях топливовоздушная смесь просто сгорала и расширялась. Предварительное ее сжатие позволяло значительно повысить как мощность, так и коэффициент полезного действия (КПД).

К 1863 году был построен рабочий прототип запатентованного пятью годами ранее двухцилиндрового ДВС итальянцев Еугенио Барзанти и Феличе Маттеуччи. Он был двухцилиндровым, развивал мощность 5 л. с. и обладал очень неплохим по тем временам КПД. Именно итальянские изобретатели могли стать первопроходцами в создании по-настоящему коммерчески успешного двигателя – заказы начали поступать весьма активно. Но не судьба. В ходе налаживания выпуска своего детища на заводе в Бельгии Барзанти заболел тифом и умер, а Маттеуччи в одиночку проект вытащить не смог. Хотя и не раз ворчал потом, что тот самый двигатель Николаса Августа Отто (собственно откуда и взялось название «цикл Отто») – фактически копия их разработки.

Двигатель Отто, который действительно стал основоположником серийных ДВС, появился на свет в 1862 году и был вынужден выдержать серьезную конкуренцию за место на рынке с еще одной передовой по тем временам конструкцией – двигателем Жана Жозефа Этьена Ленуара. Ленуар впервые представил свой двигатель чуть раньше, в 1860 году, но бельгийцу потребовалось несколько лет на доводку систем охлаждения и смазки. Тем не менее в итоге 12-сильный агрегат был доведен до ума, и его коммерческий тираж в Старом Свете составил почти полторы тысячи единиц – по тем-то временам! Автомобильная версия появилась на свет в 1862–1863 годах и тоже использовала для работы вместо угольного газа жидкое топливо – керосин.

Двигатель Жана Жозефа Этьена Ленуара

Примерно в то же время был разработан и четырехтактный двигатель (один такт отвечает за впуск рабочей смеси, второй – за сжатие, третий – это собственно рабочий ход после воспламенения, а четвертый – прочистка цилиндра и выброс отработанных газов), однако у француза Альфонса Бо де Роша дело дальше патента (1861 год) не ушло. Точнее, ушло – но об этом чуть позже.

Борьба конструкций

Так что официальным предком всех сегодняшних четырехтактных ДВС стал все-таки появившийся в 1862–1863 году двигатель Отто и его партнера Карла Ойгена Лангена. За несколько лет он был усовершенствован настолько, что удостоился высшей награды Всемирной выставки в Париже (1867 год) и пошел в серию, даже несмотря на то, что Отто и Ланген успели в 1872-м пережить банкротство своей крохотной фирмы N. A. Otto & Cie. Впрочем, основанная уже после этого банкротства компания и по сей день не просто жива, но и великолепно себя чувствует. Это Deutz AG – крупный производитель, как нетрудно догадаться, газовых и дизельных двигателей. Стоит отметить, что в то время слово «дизельный» еще не существовало: Рудольфу Дизелю едва минуло тогда 12 лет.

Фирма N. A. Otto & Cie

Даже из патентного конфликта с французами, отстаивавшими первенство прав на четырехтактный двигатель за де Роша (да-да, упомянутое «дело ушло» проявилось именно на этой стадии), Отто со товарищи вышли потрепанными (частью прав пришлось поделиться, как и монополией на изобретение цикла Отто), но непобежденными. А более 40 тысяч (сравните со считавшимся успешным тиражом двигателя Ленуара!) этих двигателей, произведенных за три десятилетия, стали окончательным докозательством промышленного триумфа. Но слабое место у двигателей Отто было – топливо. В этом качестве снова выступал светильный газ. Дорогой и достаточно дефицитный, он производился к тому времени уже мало где.

Немудрено, что разработки продолжали идти и в первую очередь в направлении использования набиравшего все большую популярность и распространение жидкого топлива. Велись они в Новом Свете (Джордж Брайтон), Австро-Венгрии (Зигфрид Маркус), Британии (Дугальд Клерк), России (Огнеслав Костович). Здесь перечислены далеко не все, кто занимался этими исследованиями.

Кстати, бензиновый двигатель Костовича был очень интересной, весьма совершенной по тем временам и перспективной разработкой. 8 цилиндров по оппозитной схеме (горизонтальное расположение цилиндров друг напротив друга), перспективное и доступное топливо, электрическое зажигание, смазочные масленки, водяное охлаждение и целых 80 л. с. мощности при массе агрегата всего в 2,5 центнера – такое было бы, пожалуй, актуально и век спустя. Неудивительно, что после шести лет разработки (1879–1885) последовали шесть лет патентного триумфа: Костович получил патенты не только в России, но и в Британии и США. А похоронила проект изначально «неавтомобильная» постановка задачи: российский инженер работал в первую очередь для авиации – для проекта дирижабля «Россия». А проект оказался неудачным.

Имя Костовича, увы, известно ныне лишь специалистам и историкам. А вот его «виртуального оппонента» помнит весь мир. Это Карл Бенц, запатентовавший в 1879 году двухтактный бензиновый двигатель, а в последующие годы совместивший его с гениальным «комплектом» решений. Тут были и катушечное электрическое зажигание с искрой на свече, и карбюратор с дроссельной заслонкой. Было предусмотрено и основное внешнее оборудование: выносной радиатор охлаждения, коробка передач и сцепление. А к 1886 году Бенц запатентовал и четырехтактный двигатель по циклу Отто, но своей – естественно, тоже очень совершенной по тем временам – конструкции. Вот она – практически готовая основа автомобиля! Долго ждать не пришлось, Benz Patent-Motorwagen («Запатентованный автомобиль Бенца») появился на свет в том же 1886 году.

Benz Patent-Motorwagen («Запатентованный автомобиль Бенца»)

Одноцилиндровый двигатель имел рабочий объем всего 954 см 3 и мощность аж 0,9 л. с. (вздохнем, вспомнив о 80 л. с. двигателя Костовича), но развивавший 16 км/ч «моторваген» навсегда остался «отцом всех автомобилей». Именно он, а не тоже вроде бы вполне себе умевшие двигаться самостоятельно конструкции Ленуара, Маркуса и других.

Но картина первооснов, на которые потом стали опираться (и опираются до сих пор) инженеры-мотористы, была бы неполна без еще нескольких фамилий.

Не Отто единым

В 1886 году англичанин Джеймс Аткинсон предложил усовершенствование для четырехтактного двигателя Отто – несколько иной рабочий цикл, с увеличенной за счет более сложного кривошипно-шатунного механизма длительностью рабочего хода. В свое время это более экономичное решение оказалось слишком конструктивно сложным для практической реализации. Однако к концу ХХ века, когда остро встали вопросы экономичности, а с другими недостатками цикла Аткинсона (например, малый крутящий момент на низких оборотах) справляться научились, идея была возрождена и ныне используется все чаще.

Еще одной разработкой конца XIX века (если точнее, 1891 года) стал двигатель Герберта Эйкройда Стюарта. Его идея была в том, что топливовоздушная смесь воспламенялась в смежной с цилиндром предварительной камере, а затем уже работала в основной камере сгорания. Такая схема обеспечивала лучшее наполнение цилиндров, снижала ударные нагрузки, делала работу двигателя плавней и экономичнее. Однако форкамерные бензиновые двигатели всё-таки остались экзотикой из-за сложности конструкции и частого отличия реальных показателей от расчетных. С такой конструкцией экспериментировали многие, например, мотористы ГАЗа для советских «Волг», однако мейнстримом она так и не стала. Форкамерные дизели более распространены (несмотря на то, что тоже имеют особенности вроде затрудненного холодного пуска), но это отдельная и более специализированная история, выходящая за границы данной статьи.

Интересной и конкурирующей с «моторвагеном» Бенца конструкцией мог бы стать автомобиль англичанина Эдварда Батлера. Он даже показан был двумя годами раньше немецкого. Но полноценных испытаний изобретатель провести не смог из-за нелепых по нынешним временам британских законов об ограничении скорости «безлошадных экипажей» («Закон красного флага»), в сердцах плюнул и уничтожил свое детище, отказавшись от дальнейшей программы. А двигатель передал для разработок силовых установок для малых лодок – но уже без своего участия. В истории Батлер остался в первую очередь человеком, который дал бензину именно такое название – бензин.

Ну и, конечно, Рудольф Дизель. В 1892–1893 годах он запатентовал идею двигателя, в котором необходимую для воспламенения топливной смеси температуру обеспечивало сжатие воздуха. Дело в том, что, хотя разные виды топлива (угольная пыль, газ, керосин, нефть, бензин) воспламенялись при разных температурах, в любом случае она была достаточно низка, чтобы обеспечить высокую эффективность – тот самый коэффициент полезного действия. Идея Дизеля была в том, что поршень сначала сжимал воздух, и тот нагревался при сжатии до температуры, существенно превышавшей температуру воспламенения топлива. А впрыск топлива осуществлялся уже в момент максимального сжатия – при значительно большей температуре, чем вытерпело бы просто сжимаемое топливо. Больше сжатие – сильнее и отдача. Кстати, с топливом немецкий инженер тоже наигрался вдоволь: изначально в его качестве выступала угольная пыль, затем керосин, а к началу ХХ века – нефть.

Рудольф Дизель

Конструкция Дизеля попутно делала ненужной электрическую систему зажигания: искра тут просто не требовалась. Зато этот двигатель требовал более прочных материалов (из-за более высокой степени сжатия) и системы подачи топлива под очень высоким давлением. Собственно, эти конструктивные особенности никуда не делись и поныне, порой делая дизельные двигатели сложнее и дороже бензиновых. Но зато КПД! Уже самый первый образец, построенный Дизелем (кстати, работа выполнялась на заводе компании, ныне известной под названием MAN), имел КПД минимум на четверть лучше, чем двигатели конструкции Отто – 26,2%. Такой показатель и сегодня для бензиновых двигателей, ставших более совершенными, был бы неплох! В среднем КПД современных бензиновых ДВС находится в пределах 30% (не будем углубляться в особо продвинутые примеры с КПД почти до 40% – таких единицы, и это технические шедевры даже по нынешним меркам). А современные дизели имеют этот показатель на уровне уже 35–40%.

Кстати, в России работы над двигателями, аналогичными разработанным Дизелем, шли поначалу весьма успешно. Разработка петербуржца Густава Тринклера («Тринклер-мотор») была представлена в 1898 году. Этот атмосферный двигатель с воспламенением от сжатия имел КПД целых 29% и вполне мог бы потеснить собственно «дизели», но вмешалась. нездоровая конкуренция. Нефтепромышленник и владелец завода «Людвиг Нобель» в Санкт-Петербурге Эммануил Нобель к этому моменту уже успел приобрести патент на производство двигателей Дизеля (собственно, и его завод-то потом был переименован в «Русский дизель») и фактически «задушил» опасного конкурента. Тринклер почти на десятилетие уехал продолжать разработки в Германию, а когда вернулся в Россию в 1907 году, занялся судовыми двигателями на Сормовском заводе в Нижнем Новгороде. Работал там он успешно и долгие годы, создав уже в советское время великолепную школу двигателестроения и воспитав немало учеников. Но для автомобилестроения этот блестящий специалист был утерян навсегда.

Без чего не обойтись

Итак, на рубеже XIX–XX веков сложилась уже не теоретическая, а вполне практическая база для прорывного – на промышленном, массовом уровне – развития двигателестроения и автомобилестроения в целом. Были созданы базовые концепции и конструкции, в качестве топлива «застолбили место» бензин и другие нефтепродукты. Чего-то в этой схеме все-таки не хватает? Да. И это «что-то» – смазочные материалы. На самом деле специализированные моторные масла к этому времени уже имели свою историю: впервые такой продукт был запатентован еще в 1866 году. Причем не инженером и не химиком, а врачом. Американец Джон Эллис вообще-то изучал свойства нефти в медицинских целях. Но заметил, что продукты на нефтяной основе обладают весьма высокими смазывающими качествами. Проверив наблюдение на практике – починив при помощи такой смазки заклинившую паровую машину – доктор подал заявку на патент и фактически стал основоположником целой будущей индустрии.

Конечно, смазки существовали и ранее, и чего только в их качестве не выступало, начиная от животных и растительных жиров. Увы, даже первые смазки на нефтяной основе – тяжелые и густые «остаточные» составляющие – вполне бы устроили доктора для «расклинивания» своей паровой машины, но абсолютно не подходили для двигателей внутреннего сгорания. И скорость перемещения деталей относительно друг друга, и температурный режим, и нагрузки – все здесь требовало совсем иных качеств. Даже первые примитивные машинные масла конца XIX века не справлялись с отложениями продуктов сгорания в цилиндрах и требовали слишком частой замены.

Кстати, мы только что озвучили требования, которые остались актуальны для моторных масел и по сей день (конечно, список колоссально расширился и отрасль стала технологичной и наукоемкой), но всё-таки.

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.

Кто изобрел дизельный двигатель? Дизель!

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 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%.

Кроме того, дизельный двигатель работал на более дешевом и труднее воспламеняемом топливе.

Зенит

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. 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 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

Области применения дизельных двигателей

Области применения дизельных двигателей

Использование дизельных двигателей

После изобретения Рудольфом Дизелем, его двигатель, претерпев некоторые изменения в течении ста лет, стал самым востребованным и практичным в использовании в разных областях деятельности. Главной его особенностью стала высокая эффективность и экономичность.

Сегодня дизельный двигатель используют:

на стационарных силовых агрегатах;

на грузовых и легковых машинах;

на тяжелых грузовиках;

на сельхоз/спец/строительной технике;

на тепловозах и судах.

Дизели могут иметь рядную и V-образную структуру. Без проблем работают с системой наддува воздуха.

Основные параметры

При эксплуатации двигателя, важны следующие параметры:

экономичная, и в тоже время надежная эксплуатация;

практичная компоновка в силовом отсеке;

комфорт и совместимость с окружающей средой.

От того, в какой области деятельности применяется дизель, будет меняться его внутренняя конструкция.

Применение дизельного двигателя

Рабочие обороты, в стационарных агрегатах как правило фиксированные, поэтому двигатель и система питания должны работать вместе в постоянном режиме. В зависимости от интенсивности нагрузки, подача топлива контролируется регулятором частоты вращения коленчатого вала, для поддержания заданных оборотов. На стационарных силовых агрегатах чаще всего используют аппаратуру впрыска с механическим регулятором. Иногда как стационарные могут использоваться и двигатели для легковых авто и грузовиков, но только при правильно настроенном регуляторе.

На легковых автомобилях используются быстроходные дизели, то есть способные развивать высокий крутящие момент в широком диапазоне частот вращения коленчатого вала. Система с электронным управлением впрыска Common Rail получила здесь своё широкое применение. Электроника отвечает за впрыск определенного количества топлива и этим достигается полное сгорание, повышение мощности и экономичность. В Европе дизельные легковые автомобили оснащаются системами впрыска топлива, так как расход топлива у них ниже, чем у двигателей с разделенными камерами сгорания (на 15-20%).

Эффективной системой повышения мощности двигателя является турбонаддув. Для создания наддува во всех режимах работы двигателя используется турбонагнетатель.

Ограничение по нормам токсичности отработанных газов (ОГ) и рост мощности обеспечили использование систем впрыска топлива с большим давлением. Ограничения содержания вредных веществ в ОГ обусловили постоянное совершенствование конструкции дизелей.

Основным критерием здесь является экономичность, поэтому для грузовых автомобилей применяют дизельные двигатели с системой непосредственного впрыска топлива. Частота вращения коленчатого вала здесь достигает 3500 оборотов. К этим двигателям также применимы жесткие требования норм по отработанным газам, это говорит о контроле и высоких требованиям качества к существующей системе, а также к разработке новых.

Самое широкое использование дизель получил именно здесь. Основными критериями здесь стали не только экономичность, но и надежность, простота и удобство в обслуживании. Мощности и шумности не придается такое значение, как например для легковых дизельных авто. На спец/сельхозтехнике используют дизели различной мощности. Чаще всего для таким машин применяется механическая система впрыска топлива, а также простая система воздушного охлаждения.

Схожесть двигателей тепловозов с корабельными двигателями говорит об их надежности и длительной эксплуатации. Они могут работать на топливе худшего качества. Подобные двигатели распространяются от большегрузных авто до средних судов.

От области применения судового дизеля зависят требования к нему. Для морских и спортивных катеров используют дизели высокой мощности (здесь применяют четырехтактные двигатели с частотой вращения коленчатого вала до 1500 об/мин, имеющие до 24 цилиндров). Двухтактные двигатели экономичны и применяются при длительной эксплуатации. Эти низкооборотные двигатели имеют наивысший КПД до 55%, и работают на мазуте что требует специальной подготовки на судне. Мазут необходимо нагревать (примерно до 160 С) — тогда вязкость мазута уменьшается и его можно использовать для работы фильтров и насосов.

На судах среднего размера используют дизельные двигатели, которые изначально были созданы для большегрузных авто. В конечном итоге это двигатель, настроенный и отрегулированный в зависимости от характера его эксплуатации и не требующий дополнительных затрат на разработку.

Сегодня эти двигатели уже не актуальны, так как они не проходят контроль качество ОГ и не имеют необходимых характеристик (совершенности и мощности). Они были разработаны для специального применения для местностей с нерегулярной поставкой топлива и могли работать как на дизельном топливе, так и на бензине либо на других заменителях.

Сравнительные параметры

С помощью таблицы ниже, можно сравнить основные параметры дизельных и бензиновых двигателей.

Тип систем ы впрыска

Номинальная частота вращения коленвала (мин)

Источник