Жизнь и работа Рудольфа Дизеля - Дизелист - Дизельный двигатель

Москва, ул. Угрешская д2

Общая информация о дизеле

Предложения дизелиста

Каталоги

Искать по дизелю

Германскому инженеру-изобретателю Рудольфу Дизелю (1858—1913 гг.) человечество воздало высокую и довольно редкую а истории техники честь, начав писать его имя. с маленькой буквы и называя так созданный Дизелем поршневой двигатель внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия. В 1875 г. в небольшом немецком городке Аугсбурге состоялась знаменательная встреча юного Рудольфа Дизеля — тогда еще только наиболее способного ученика выпускного класса технической школы — с директором широкоизвестной в мире Мюнхенской высшей политехнической школы.

Восхищенный эрудицией и познаниями юноши профессор поинтересовался, какой области машиностроения предполагает он посвятить себя, слышал ли он что-либо о попытках создать вместо паровой машины более экономичный двигатель внутреннего сгорания и возможно ли это, по его мнению. Оказалось, что Дизель особенно интересуется именно этой проблемой и что ему уже известны последние достижения Николая Отто в этой области, а на вопрос о возможности создания еще более дешевого и экономичного двигателя юноша ответил: «Инженер все может». Этот ответ и стал девизом всей творческой жизни инженера Рудольфа Дизеля. Ко времени начала работы над этой проблемой Рудольфа Дизеля уже были решены многие вопросы, но удовлетворяющий практику высокоэкономичный по удельному расходу и потребляющий дешевые сорта топлива двигатель так еще и не был создан.

Через 18 лет после разговора с профессором Мюнхенской высшей политехнической школы 35-летний инженер Рудольф Дизель издает (в 1893 г.) на немецком языке брошюру под названием «Теория и конструкция рационального теплового двигателя для замены паровых машин и известных в настоящее время двигателей внутреннего сгорания». Но еще до выхода брошюры им были поданы заявки с целью запатентовать способ действия и устройство двигателя, выполняющего рабочий процесс в соответствии с его предложениями, теперь более подробно излагаемыми в брошюре. Первый германский патент (№ 67207) Дизеля «Рабочий процесс и способ выполнения одноцилиндрового двигателя» был заявлен 20 февраля 1892 г. Согласно германским законам с этого времени и начинал исчисляться установленный пятнадцатилетний срок действия патента. Второй германский патент (№ 82168), в котором была несколько расширена патентная формула первой заявки, датировался 30 ноября 1893 г.

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. По этому поводу в русском патенте (привилегии), выданном Дизелю 9 (22) августа 1897 г. и отличающемся от германских наиболее полным содержанием патентной формулы, он писал, что после завершения адиабатного сжатия воздуха «. горючий материал впускается постепенно начиная с мертвой точки, таким образом, что горение вследствие движения поршня и соответствующего расширения сжатого воздуха ( или газа) не сопровождается заметным возвышением температуры и давления. ». А это уже говорило о том, что по существу Дизель намеревался реализовать в своем двигателе цикл очень близкий к теоретическому циклу теплового двигателя Сади Карно, в котором процесс подвода теплоты к рабочему телу должен происходить при постоянной температуре.

Рудольф Дизель считал, что максимальное приближение к циклу Карно позволит работать его двигателю без водяного охлаждения. Так, в заявке на русскую привилегию он писал об этом: «Воздух в смеси с продуктами горения расширяется далее уже сам собой, производя механическую работу, причем вся газовая масса вследствие значительного уменьшения давления сильно охлаждается; таким образом, охлаждение является результатом самой работы газов, не требуя искусственного охлаждения цилиндров, которые, напротив, снабжаются изолирующей покрышкой».

Что касается конструктивного устройства двигателя, то и здесь Дизель за исходный принял сначала двигатель, близкий к идеальной тепловой машине Карно. Как в брошюре, так и в германских патентах им был описан особый тип компаунд-двигателя, в котором заряд чистого воздуха должен был последовательно сжиматься в двух цилиндрах: сначала в одном — по возможности изотермически, для чего предлагалось впрыскивать в воздух водяную пыль, а затем в другом цилиндре (меньших размеров)—адиабатически до давления около 25 МПа. Такое двуступенчатое сжатие позволяло разогревать воздух до температуры, значительно превышающей температуру самовоспламенения топлива. Затем путем постепенного введения в цилиндр топливо должно было сгореть при почти неизменной температуре. Продукты сгорания в таком двигателе должны были адиабатически расширяться в обоих его цилиндрах как малого диаметра, так и большого. Благодаря этому и надеялся Дизель обойтись без водяного охлаждения и достичь особенно большой экономии топлива.

Поскольку полная реализация такого цикла при условии доведения давления сжатия до 25МПа была техничски невозможной, то далее Рудольф Дизель шел на некоторое ограничение своей исходной цели и окончательно предлагал реализовать другой вариант двигателя, который конструктивно существенно отличался от описанного компанунд-двигателя, принятого за идеальную модель, так как предусматривал уже лишь один цилиндр. При этом Дизель отказывался от изотермического сжатия в цилиндре большого диаметра (заметим, что уже только по этой причине предлагаемый Дизелем цикл переставал быть циклом Карно) и сохранял лишь одноступенчатое адиабатное сжатие воздуха, снизив конечное давление сжатия до 5—9 МПа. Вслед за процессом сжатия должен был происходить процесс почти изобарно-изо-термического сгорания постепенно вводимого в цилиндр топлива. Причем Дизель предполагал, что процесс сгорания будет протекать при большем избытке воздуха. Термический КПД цикла, по которому должен был работать такой двигатель, Дизель в своей брошюре оценил величиной близкой к 0,7, что, как увидим далее, не подтвердилось.

Уже сразу после выхода в свет брошюры Рудольфа Дизеля в печати стали появляться критические статьи, в которых высказывались различные причины невыполнимости его

предложений. В основном они сводились к предсказаниям о том, что КПД такого двигателя будет чрезмерно низким при высоком сжатии воздуха из-за больших затрат работы на сжатие, а большой избыток воздуха при горении вызовет сильное понижение среднего индикаторного давления. Работа трения в таком двигателе должна была, по мнению критиков Дизеля, поглотить всю индикаторную работу.

Но, несмотря на это, Дизелю все же удалось заинтересовать своим вариантом двигателя такие крупнейшие в то время машиностроительные предприятия Германии, как заводы Круппа, аугсбургский, нюрнбергский, газомоторную фабрику «Дейтц», а также некоторые иностранные предприятия: фирмы «Братья Зульцер» в Винтертуре «Братья Кареле» в Генте (Бельгия). Заметим попутно, что с одним из Карелсов он отправился впоследствии в свое последнее в жизни путешествие

Реклама на сайте

"Дизель Маркет" - Запчасти двигателей: поршни, кольца, вкладыши, прокладки, распылители, свечи, плунжерные пары, ТНВД

AUTOWELT - запчасти двигателей японских и европейских автомобилей

DENSODIESEL - центральный дистрибьютор DENSO по системам дизельного впрыска в России

Материалы: http://dizelist.ru/index.php/istoriya-sozdaniya-biografiya-izobretatelya/14-biografiya-rudolfa-dizelya/31-zhizn-i-rabota-rudolfa-dizelya

Поделиться сообщением в Facebook

Внешние ссылки откроются в отдельном окне

Инженер Рудольф Дизель погиб при загадочных обстоятельств прежде, чем успел разбогатеть на своем гениальном изобретении.

В 10 часов вечера 29 сентября 1913 года Рудольф Дизель отправился в свою каюту на пароходе "Дрезден", шедшем из бельгийского Антверпена через Ла-Манш в Лондон. Его пижама была разложена на кровати, но он так в нее и не переоделся.

Изобретатель двигателя, названного его именем, размышлял о своих больших долгах и процентах по ним, которые он уже не мог выплачивать. В его дневнике этот день - 29 сентября - был помечен зловещим крестом: "X".

Перед тем, как отправиться на пароход, 55-летний Дизель собрал все наличные деньги и сложил их в сумку вместе с документами, из которых было ясно, насколько отчаянным оказалось его финансовое положение. Он отдал сумку ничего не подозревавшей жене и велел открыть ее не раньше, чем через неделю.

Дизель вышел на палубу. Снял плащ и шляпу. Аккуратно сложил их на палубе. Посмотрел на воду. И прыгнул за борт.

Или не прыгнул? Любители конспирологии считают, что ему "помогли".

Но кто мог быть заинтересован в смерти бедного изобретателя? Есть две версии.

Для того, чтобы понять контекст, вернемся на тридцать лет назад, в 1872 год. Паровые двигатели уже широко применяются в промышленности, по железным дорогам бегают все более многочисленные паровозы, но в городах весь транспорт - по-прежнему на гужевой тяге.

Осенью того года эпизоотия конского гриппа парализовала города Соединенных Штатов. Не на чем было подвозить товары в лавки, не на чем вывозить мусор.

В полумиллионном городе в те времена могло быть около ста тысяч лошадей. Каждая из них ежедневно орошала улицы 15 килограммами навоза и 4 литрами мочи.

Города остро нуждались в недорогом, надежном и небольшом двигателе, который заменил бы конную тягу.

Одним из кандидатов на эту роль был паровой двигатель: автомобили на паровой тяге конструировались один за другим.

Вторым был двигатель внутреннего сгорания. Первые его модели работали на газе, на бензине, даже на порохе. Но в семидесятых годах XIX века, когда Рудольф Дизель был студентом, оба этих типа двигателей были ужасно неэффективны, с КПД всего лишь около 10%.

Поворотным пунктом в жизни молодого Дизеля стала лекция о термодинамике в Королевском Баварском политехническом институте в Мюнхене, на которой он услышал, что двигатель внутреннего сгорания, преобразующий всю энергию тепла в полезную работу, теоретически возможен.

Дизель взялся за претворение теории в жизнь. И потерпел неудачу. КПД его первого двигателя составлял всего лишь 25%. КПД лучших из современных дизелей - более 50%.

Но даже 25% - это было в два с лишним раза лучше, чем у конкурентов.

В бензиновых двигателях внутреннего сгорания в цилиндре сжимается смесь воздуха и паров бензина, которая затем поджигается электрической искрой. В двигателе Дизеля сжимается только воздух, при этом его температура повышается настолько, что ее достаточно для воспламенения впрыскиваемого топлива.

При этом в дизеле чем сильнее сжатие, тем меньше нужно топлива, тогда как в двигателе с зажиганием слишком сильное сжатие приводит к сбою в работе.

Все автомобилисты знают о главном свойстве машин с дизельным мотором: они обычно дороже стоят, зато дешевле в эксплуатации.

К несчастью для Рудольфа Дизеля, его первые модели при всем их высоком КПД отличались ненадежностью. Недовольные покупатели завалили его требованиями о возврате денег. Это и загнало изобретателя в финансовую яму, из которой он не смог выбраться.

Но он продолжал работать над своим двигателем и постепенно совершенствовал его.

Выявились другие преимущества двигателя Дизеля. Он может работать на более тяжелом, чем бензин, топливе - солярке, или, как сейчас его чаще называют, дизтопливе. Оно дешевле бензина и к тому же менее интенсивно испаряется, поэтому менее взрывоопасно.

В силу этого дизели стали особенно популярны у военных. Уже в 1904 году двигатели Рудольфа Дизеля были поставлены на французских подводных лодках.

Здесь лежат корни первой конспирологической версии смерти Рудольфа Дизеля.

Европа, 1913 год, большая война все ближе и все неотвратимее - а тут немец, изобретатель нового двигателя, преследуемый финансовыми проблемами, отправляется в Британию. Одна газета так и написала в заголовке: "Изобретателя сбросили в море, чтобы предотвратить продажу патентов британскому правительству".

Коммерческий потенциал изобретения Дизеля, однако, стал раскрываться только после Первой мировой. Первые дизельные грузовики появились в 1920-х годах, железнодорожные локомотивы - в 1930-х. К 1939 году уже четверть морских грузов в мире перевозили суда с дизельными установками.

После Второй мировой войны были созданы еще более мощные дизельные моторы, которые позволили строить суда все большего водоизмещения и все более экономно перевозить грузы. На топливо приходится около 70% себестоимости морских перевозок.

Чешско-канадский ученый Вацлав Смил, например, считает, что если бы международная торговля оставалась привязана к паровым двигателям и не перешла на дизель, то она росла бы гораздо медленнее.

Британско-американский экономист Брайан Артур так не считает. Он называет переход на двигатели внутреннего сгорания в течение последнего века проявлением "попадания в колею": уже сделанные инвестиции и построенная инфраструктура заставляют человечество действовать в определенном коридоре, а если б с самого начала был выбран другой путь, то и на нем нашлись бы эффективные решения.

По мнению Брайана Артура, еще в 1914 году у паровых автомобильных двигателей перспективы были не хуже, чем у двигателей внутреннего сгорания - но растущее влияние нефтяной промышленности привело к тому, что в развитие ДВС стали вкладывать гораздо больше денег.

Если бы инвестиций было поровну, то, предполагает доктор Артур, мы бы сейчас вполне могли ездить на машинах с паровыми двигателями какого-нибудь очередного поколения.

А если бы мировая экономика прислушалась к Рудольфу Дизелю, то, может быть, сейчас двигатели работали бы на арахисе.

Имя Дизеля сейчас ассоциируется с топливом из нефтепродуктов, но вообще-то он приспосабливал свой двигатель для работы с разными видами топлива, от угольной пыли до растительного масла. В 1900 году на Всемирной выставке в Париже он продемонстрировал модель, работающую на арахисовом масле.

А за год до смерти, в 1912 году, Рудольф Дизель предсказывал, что растительное масло станет таким же важным видом топлива, как и нефтепродукты.

Владельцам арахисовых плантаций это предсказание наверняка понравилось, а владельцам нефтяных месторождений - не очень.

Отсюда - вторая конспирологическая версия смерти Дизеля. Другая газета по ее поводу написала: "Убит агентами нефтяных трестов".

В последнее время в мире возрождается интерес к дизельному биотопливу. Оно меньше загрязняет атмосферу, но есть и проблема: оно занимает сельскохозяйственные угодья, а это ведет к повышению цен на продовольствие.

Во времена Рудольфа Дизеля это не выглядело большой проблемой: население Земли тогда было гораздо меньше, а климатические изменения не сильно беспокоили людей. Поэтому Рудольф Дизель, наоборот, мечтал, что его двигатель поможет развиваться бедным, аграрным странам.

Насколько иначе сейчас выглядел бы мир, если бы самыми ценными землями считались не те, где качают нефть, а те, где хорошо растет арахис? Мы можем только гадать.

Точно так же, как мы можем только гадать, что же в точности случилось с Рудольфом Дизелем.

Его тело было найдено в море рыбаками через десять дней. К тому времени оно настолько разложилось, что рыбаки не стали брать его на борт, но забрали личные вещи - кошелек, перочинный нож, футляр для очков.

Когда рыбаки добрались до берега, эти вещи опознал младший сын Дизеля. А тело изобретателя навсегда осталось в морских глубинах.

Материалы: http://www.bbc.com/russian/features-38316757

(18 марта 1958 – 29 сентября 1913)

Дизель – история создания двигателя

В предыдущих статьях была рассмотрена краткая история создания двигателя внутреннего сгорания с принудительным воспламенением смеси. В этих статьях были упомянуты яркие личность, сыгравшие большую роль в создании и развитии двигателей внутреннего сгорания. Лебон, Ленуар и даже великий Отто, но при всём уважении к этим личностям, эти фамилии, чаще всего известны только специалистам или любителям техники, да и то далеко не всем. Когда в далёкие советские времена я учился в автомобильно-дорожном техникуме, предмет Двигатели внутреннего сгорания (ДВС) у нас был несколько семестров, но фамилии Отто я не разу не слышал, тогда по патриотическим соображениям нам внушали, что всё в мире изобретено в Советском Союзе. А вот с фамилией Дизель это не проскочило. Не знаю как другие, но я со словом дизель познакомился ещё в раннем детстве. Это слово известно практически всем. Часто слово дизель обозначает не только двигатель внутреннего сгорания, но и трактор, автомобиль, тепловоз, автономный электрогенератор, хотя генераторная установка состоит не только из двигателя, но из самого генератора и управляющей и распределительной аппаратуры. В общем, в народе дизелем называют любую установку, в которой в качестве источника энергии используется дизельный двигатель. Само слово «дизель» стало элементом русского частушечного фольклора.

Наверное, Рудольфа Дизеля можно отнести к тем, кого называют – человеком мира. Родился будущий великий инженер и изобретатель 18 марта 1858 года в Париже. Но родился он не в семье французов, а в семье немецких эмигрантов, род которых происходил из небольшого тюрингского городка Песнек (Poessneck). Отец Рудольфа Теодор Дизель был потомственны переплётчиком и ещё изобретал игрушки. Родители Рудольфа были аккуратны и трудолюбивы, что вообще свойственно немцам, и с ранних лет они приучали сына к труду. Рудольфу приходилось развозить по Парижу книги, переплетённые отцом. Очевидно, тут и произошло первое знакомство Рудольфа с техникой, семья жила недалеко от технического музея, в котором было множество исторических паровых машин, выпуска начиная с 1770 года.

В общем, жизнь семьи не отличалась от жизни других парижан. Но так было не долго в 1870 году, когда Рудольфу было всего 12 лет, началась франко-прусская война. Разумеется, начало войны спровоцировало во Франции антинемецкие настроения. Жить немцам в Париже стало небезопасно. И семья, которая не испытывала недостатка, была вынуждена, оставив всё своё имущество, иммигрировать в Англию.

В Англии семья очень нуждалась, и отец Рудольфа отправил своего 13 летнего сына в Германию, к тому времени ещё не закончившую воевать, к дяде в город Аугсбург для продолжения учёбы. Родители возлагали очень большие надежды на своего талантливого сына, ведь ещё до отъезда из Парижа сын получил первую награду за успехи в учении. В столь юном возрасте Рудольфу самостоятельно предстояло совершить такое дальнее вынужденное путешествие сначала на пароходе, а потом с несколькими пересадками на поезде. Разумеется, сын был не в большом восторге от предстоящего путешествия. Мать Рудольфа очень надеялась на помощь своего брата, дяди Рудольфа, профессора Х. Барникеля. Успокаивая Рудольфа, она говорила, что семья очень нуждается, что ему необходимо выучиться и как можно быстрее начать работать и помогать отцу. Еще одной из причин отправки Рудольфа в Германию было желание того, чтобы их сын научился хорошо говорить по-немецки. Вообще Рудольф Дизель великолепно знал три языка – немецкий, французский и английский.

Бездетная семья Барбары и Кристофа Барникель очень тепло, с любовью приняла своего племянника. Способный ребёнок просто очаровал своего дядю профессора, который без колебаний предоставил ему для занятий свою обширную библиотеку. Но Рудольф начал не с чтения, а со своего умения переплетать книги, чему он научился у своего отца. Рудольф тщательно переплёл все старые книги из библиотеки профессора. Общение с очень образованным дядей, несомненно, пошло на пользу юному Рудольфу.

В 1871 году Рудольф Дизель поступи в реальное училище, в котором его дядя преподавал математику, во время обучения Рудольф был лучшим учеником в классе.

В 14 лет в 1873 году, после окончания реального училища Дизель написал письмо родителям, а котором он впервые заявил, что хочет стать инженером. В этом же году на основе отличного окончания реального училища Рудольф Дизель, вопреки воле родителей, которые хотели, чтобы он начал зарабатывать деньги, был принят в только что открывшуюся Техническую школу в Аугсбурге, при этом ему была назначена государственная стипендия 60 гульденов.

В 1875 году Техническую школу Аугсбурга инспектировал директор Мюнхенской высшей технической школы (университета) профессор Бауэрфейнд. Рудольф дизель был представлен профессору как лучший ученик выпускного класса, несомненно, подающий большие надежды. Рудольф Дизель очень понравился профессору своими точными и безукоризненными ответами. Особенно профессору понравились ответ Дизеля, на вопрос можно ли построить двигатель более экономичный и дешёвый чем двигатель Отто, талантливый ученик ответил: «Инженер может всё».

После столь удачного собеседования, по рекомендации профессора Бауерфейнда, Рудольф Дизель был зачислен в Мюнхенскую высшую техническую школу, где ему была назначена государственная стипендия 500 гульденов. Кроме этой стипендии, как лучший ученик, Дизель получал дополнительную именную стипендию барона Крамер-Клетта, и подрабатывал уроками, что позволило ему не только обеспечить себе сносное существование, но ещё и помогать родителям, в течение всего трёхлетнего срока обучения в Мюнхенской высшей технической школе. Это было очень важно, поскольку в Высшую техническую школу Мюнхена Рудольф поступил вопреки воле родителей, которые хотели, чтобы он начал зарабатывать деньги

Во время всего срока обучения в высшей технической школе Рудольф был образцом трудолюбия и целеустремлённости, качества столь необходимые для достижения поставленной в молодости цели.

В весной 1878 году в Мюнхенской высшей технической школе Дизель посещает лекции по термодинамике, которые читал изобретатель аммиачного холодильника профессор Карла фон Линде на лекциях которого Дизель знакомится с великой работой французского инженера Сади Карно, в которой обосновывалось создание теплового двигателя, способного превратить в полезную работу до 70% энергии сгоревшего топлива. В то время коэффициент полезного действия широко используемых паровых двигателей не превышал 10%, то есть 90% энергии, выделенной при сгорании топлива, просто уходило в трубу.

Сади Карно в 1824 г. выпустил свой единственный бессмертный трактат – «Размышления о движущей силе огня и о машинах, способных развивать эту силу». В своей работе Карно размышлял о создании идеальной тепловой машины с максимальным коэффициентом полезного действии (КПД). Под влиянием работы Карно многие учёные и практические инженеры искали возможные способы приближения КПД современных тепловых машин того времени к идеальной тепловой машине. Но все попытки создания такого двигателя не приводили к желаемому успеху. Коэффициент полезного действия даже лучших паровых машин мощностью 100 лошадиных сил не превышал 13%, а КПД менее мощных паровых машин не превышал 10%. Коэффициент полезного действия двигателей внутреннего сгорания, работающих по циклу Отто, был несколько выше, но и он не превышал 22 – 24%.

Идеи Карно страстно увлекли молодого Рудольфа дизеля. На полях своей ученической тетрадки Рудольф сделал пометку о необходимости применения изотермы на практике. Дизель в этот момент не подозревал, что это станет задачей всей его жизни и именно это принесёт ему успех.

Через некоторое время у Дизеля в теории сложились представления о будущем двигателе – топливом для двигателя служит угольная пыль, для приближения к идеальному циклу Карно, рубашка охлаждения у двигателя отсутствует для исключения отвода тепла, давление сжатия 250 атмосфер, в работе двигателя практически используется изотерма Карно. Позднее Дизель создаст двигатель, который его прославит, но ни один из перечисленных пунктов выполнен не будет.

Дизель не смог окончить Высшую техническую школу в Мюнхене со своей группой в июле 1879 года по причине заболевания тифом. В период ожидания даты нового выпускного экзамена Дизель отправился на пол года на практику в Швейцарию на машиностроительный завод братьев Зальцер ( Sulzer Brothers Engine Works ). Где он работал помощником сборщика паровых двигателей и компрессоров холодильных машин. В будущем братья Зальцер станут одними из первых инвесторов Дизеля и одними из первых приобретут права на производство дизельного двигателя.

Высшую техническую школу в Мюнхене Дизель окончил в январе 1880 года. На экзаменах Дизель получил наивысшие оценки за всё существование этого учебного заведения,

Работа в Париже на заводе холодильного оборудования

Рудольф Дизель не забывал о поставленной самим себе задаче, но надо было думать о хлебе насущном, и Рудольф принял предложение своего учителя и покровителя профессора Карла фон Линде, предложившего своему лучшему ученику стать его помощником в парижском филиале своей фирмы по производству холодильников. Через год Дизель стал директором этого предприятия.

На этой должности Дизель проработал 12 лет, но всё это время не прекращал теоретические и экспериментальные исследования в области двигателей внутреннего сгорания. Работая над созданием холодильного оборудования, Дизель постоянно изучает состояние газов при их резком сжатии и расширении. Одновременно Рудольф дизель получил патент на машину по изготовлению льда.

Опыт работы с газами привёл Дизеля к мысли о возможности создания двигателя с компрессионным воспламенением рабочей смеси. В абсорбционном двигателе, в котором используется аммиак, в качестве топлива предполагалось использовать мелкодисперсный порошок, полученный из каменного угля.

Дизель постоянно разрабатывал различные технические идеи, он чертил миниатюрные двигатели для швейных машин и прялок, разрабатывал транспортный двигатель, работающий на аммиаке, даже пытался создать стационарный двигатель, работающий на солнечной энергии. Одержимый работой Дизель надеялся, что ему обязательно повезет, и он найдёт свою спасительную идею.

В это период времени Дизель много работает, но ему даже теоретически не удаётся разработать конструкцию двигателя, КПД которого будет выше 10 – 12%, способного заменить паровую машину. Но именно в это время к нему приходит верное решение о воспламенении топлива при помощи температуры быстро сживаемого газа.

Удача всегда приходит к тому, кто ищет. Если постоянно думать о чём-то, то дать подсказку решения технической проблемы могут предмет или событие, на которое другие люди вообще не обратят внимания. Вот и Дизеля удача посетила совсем нежданно. Весенним утром 1888 года, скрываясь от непогоды, Дизель забежал с музей баварского города Аугсбург. И тут его заинтересовала одна вещичка, это была воздушная зажигалка, изготовленная неизвестным мастером в 1833 – 1834 году. Внешне зажигалка не отличалась от простого шприца, и принцип её работы был достаточно прост. При быстром сжатии воздух внутри цилиндра шприца сильно нагревался и воспламенял обычный трут, используемый в кремневых зажигалках. И тут Дизеля посетила идея – а что если вместо трута в цилиндр ввести топливо. Дизель понял, что от аммиака необходимо отказаться, а вместо аммиака в цилиндре двигателя необходимо сжимать воздух. Вернувшись домой, Дизель приступил к теоретическим расчётам и чертежам двигателя, который сделает его бессмертным.

Эту притчу дают практически все биографы Дизеля, но мне кажется, что человек, производивший практические расчёты и руководивший производством холодильного оборудования отлично знал, что при сжатии газы нагреваются. Основы термодинамики абсолютно одинаковые, как для двигателя, так и холодильного оборудования.

В 1890 г. Дизель переводится в берлинское отделение фирмы Карла фон Линде, где он вошел в состав правления Акционерного общества холодильных машин. Здесь Дизель опять вернулся к своей основной мечте – создание двигателя, технические показатели которого можно приблизить к идеальному циклу Карно. А может, эта идея его вообще никогда не покидала.

Теоретические расчёты убедили Дизеля в верности идеи замены аммиака воздухом, сильно нагретого в результате интенсивного сжатия. В раскалённый воздух предполагалось впрыснуть мелко распыленное топливо и, одновременно с процессом сгорания, расширить его так, чтобы как можно больше теплоты превратить в полезную работу.

Свою идею Рудольф Дизель решил запатентовать. 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».

В заявке в качестве топлива была указана каменноугольная пыль. Именно такой двигатель ждала Германия. Для немецкой экономики это было жизненно важно. Страна лидировала в угледобыче, а нефтяных источников была лишена. Более того, немецкое правительство не очень хотело зависеть от Рокфеллера, единственного поставщика нефти Германии.

Новый «рациональный двигатель», как и двигатели Отто, должен был работать по четырехтактному циклу. Но поскольку, в отличие от двигателя Дизеля, двигатель Отто всасывал не чистый воздух, а смесь воздуха с топливом достичь высокой степени сжатия этот двигатель не мог по причине преждевременного самовоспламенения смеси, в то время как двигатель Дизеля позволял поднимать степень сжатия до очень высоких значений. В двигателе Дизеля рабочая смесь воспламенялась не при помощи принудительного воспламенения (запальной трубкой или электрической искрой), а за счёт прямого контакта с горячим воздухом, нагретого в результате быстрого сжатия. Наконец, Дизель планировал осуществить постепенное сжигание топлива по мере его поступления без существенного повышения температуры в цилиндре на этапе рабочего хода, в то время как в двигателе Отто смесь сгорала быстро, почти взрывообразно.

Дизель хотел как можно ближе приблизить работу двигателя к идеальному циклу, описанному Сади Карно.

В 1892 году Дизель также получает английский патент № 1892, выданный Патентной библиотекой Лондона на «Двигатель с компрессионным зажиганием». В концепции патента было указано: «Сжатие в цилиндре воздуха или иного другого инертного газа до степени, обеспечивающей увеличение температуры сжатого газа значительно выше момента воспламенения топлива, не зависимо от типа используемого топлива».

Постройка первого экспериментального двигателя

После получения патента и долгих убеждений Дизелю удаётся найти поддержку со стороны фирмы Крупа в Эссене и Машиностроительного завода в Аугсбурге (в будущем МАН).

Первоначальные попытки убедить директора Машиностроительного завода в Аугсбурге в необходимости создания нового двигателя были безрезультатны. Поскольку против этого настойчиво возражал главный инженер завода, который только что закончил строительство нового парового двигателя с трёхступенчатым расширением, работа которого была признана очень эффективной.

Но скоро отношение к детищу Дизеля изменилось. Возможно, на принятие позитивного решения оказало воздействие изданной совсем недавно брошюры Дизеля под названием – «Теория и конструкция рационального теплового двигателя, способного заменить паровые двигатели и современные двигатели внутреннего сгорания». После того, как Дизель согласился уменьшить первоначально предполагаемое давление сжатия в цилиндре двигателя, директор машиностроительного завода решил практически проверить вероятность компрессионного зажигания, и в феврале с 1893 подписал контракт с Дизелем.

Изданная брошюра вызвала огромный интерес среди специалистов во всём мире и расценивалась она далеко не однозначно, причём большинство специалистов считало, что идеи, заявленные автором не более чем дерзкой утопией, которые практически не могут быть осуществлены. Крупнейший специалист по газовым двигателям того времени Келер уверял, что получить такой высокий КПД невозможно, т. к. в двигателе Дизеля слишком велики потери мощности на сжатие воздуха до температуры воспламенения, и при работе по циклу Карно вся полученная полезная работа будет расходоваться только на поддержание его собственного движения. Но были специалисты, которые по достоинству оценили возможности нового двигателя. Профессор Шреттер, ранее довольно скептически относившийся к новаторствам Дизеля, на этот раз отнёсся к ним достаточно позитивно и в своём послании написал Дизелю: «Я прочел вашу работу с большим интересом, так радикально и смело еще никто из всех тех, кто предрекал паровому двигателю его закат, не выступал, как Вы. А такой смелости будет принадлежать и победа».

Дизель настойчиво убеждал промышленников, что будущий двигатель ждёт успех, в результате чего руководство Машиностроительного завода в Аугсбурге решило профинансировать строительство экспериментального двигателя.

Сразу после заключения контракта с Машиностроительным заводом в Аугсбурге промышленник Фредерик Круп так же решил инвестировать этот проект, после поступившего от братьев Зальцер предложения ежегодно выплачивать ему 20000 марок в обмен на эксклюзивное использование права на патенты на территории Швейцарии. Подобный договор Круп смог заключить с промышленниками из Дании.

После подписания контракта с Машиностроительным заводом в Аугсбурге Дизель приступил к изготовлению опытного образца двигателя, и в июле 1893 года первый экземпляр двигателя был готов к испытаниям. Двигатель имел некоторые отличия от данных, указанных в патенте и в брошюре, поскольку при строительстве и испытаниях двигателя постоянно приходилось вносить изменения. Первоначально предлагалось, что давление сжатия будет 250 атмосфер, но создать такое давление в то время не было технической возможности, поэтому Дизель решил снизить давление до 90 атмосфер. При таком давлении расчётная температура воздуха в цилиндре перед впрыском топлива должна быть 900º С.

Но, на стадии сборки, ещё раз проверив расчёты, Дизель убедился в правоте Келлера, что затраты мощности двигателя на сжатие воздуха до 90 атмосфер будут чрезмерными и «съедят» весь выигрыш в КПД, полученный за счет работы по циклу Карно. Более того, и такое давление создать не имелось практической возможности, первоначально давление достигало всего 18 атмосфер, и только после кропотливых доводок давление удалось поднять до 34 атмосфер. В результате чего температура сжатого воздуха в конце такта сжатия должна была упасть с 900 до 600 °С. Но согласно теории Карно такой перепад температур был недостаточен для получения очень высокого КПД тепловой машины. Более того, Дизелю пришлось отказаться ещё от одного важного момента, указанного в патенте, расширения рабочего тела при постоянной температуре. Новые подсчёты показывали, что температура в цилиндре двигателя будет равна 1500º С, что потребует интенсивно отводить тепло от цилиндра и, соответственно, создания системы охлаждения. Также новые подсчёты показывали, что калорийность угольной пыли будет недостаточна для успешной работы двигателя, и это тоже послужило причиной в пользу перехода от угольной пыли к жидкому топливу.

Применение жидкого топлива вместо угольной пыли было ещё одним отступлением от патента и брошюры. Поскольку практически, двигатель на угольной пыли отказывался работать, решили перейти к впрыску жидкого топлива, но ранний момент самовоспламенения и высокая скорость сгорания жидкого топлива привели к неожиданным результатам. Первая же попытка Дизеля запустить двигатель при помощи бензина, привела к взрыву двигателя, чуть не погубившего самого изобретателя и его рабочих, но по счастливой случайности никто не пострадал.

Экспериментальный двигатель в соответствии с патентом не имел системы охлаждения, поскольку Дизель теоретически доказывал, что система охлаждения двигателю не потребуется. В конструкцию двигателя не входил компрессор, ведь угольный порошок предполагалось вдувать насосом.

По причине высокого трения в отдельных узлах экспериментального двигателя работоспособность двигателя была очень низкой. По результатам испытаний Дизель сделал запись в рабочем журнале: «Считать, что осуществление рабочего процесса на этой несовершенной машине невозможно».

Инвесторы были очень недовольны неудачами Дизеля и бесполезно потраченными 30000 марок и пожелали прекратить дальнейшее финансирование проекта, но Дизель смог их убедить, что все неисправности временные и работающий двигатель скоро будет создан.

Как можно было рассматривать результаты испытаний первого экспериментального двигателя. С одной стороны Дизелю во многом пришлось отступить от патента и брошюры, что, несомненно, удаляло двигатель от идеального двигателя, описанного циклом Карно. Но с другой стороны практически было доказана возможность компрессионного зажигания топлива и что увеличение степени сжатия увеличивает КПД двигателя.

Поэтому было предложено начать финансирование строительства второго экспериментального двигателя, с учётом внесения всех изменений, необходимость которых была выявлена при испытании первого двигателя.

После анализа результатов Дизель взял второй патент, в котором он фактически отказывался от осуществления изотермического сжигания топлива в пользу изобарического.

В феврале 1984 года, всего через пять месяцев после аварии первого двигателя был создан второй модернизированный образец. Этот двигатель удалось запустить, и он проработал целую минуту, вращаясь со скоростью 88 об/мин, развивая при этом мощность 13,2 лошадиные силы. Серия испытаний второго двигателя продолжавшаяся до марта вселила в Дизеля и инвесторов уверенность в возможного создания этого типа двигателей. Работа двигателя соответствовала теоретическим предпосылкам, высказанным Дизелем.

После удовлетворительных испытаний второго двигателя в рабочем журнале Дизеля появилась совсем другая фраза: «Жизнеспособность моего дела, осуществимость моей идеи доказаны».

По итогам испытаний второго экземпляра двигателя на Машиностроительном заводе Аугсбурга, по предложению Дизеля, была собранна техническая конференция, на которую были приглашены представители фирмы Круп, принимавшей участие в финансировании проекта.

На конференции было принято решение отправить второй экземпляр двигателя на один из заводов Круппа для дальнейшей доводки, а в Аугсбурге начать изготовление нового, более совершенно образца третьего двигателя. Дизель был невероятно уверен в будущем успехе, заявив на конференции: «Первый не работает, второй работает несовершенно, третий будет хорош».

Третий экземпляр двигателя, уже имеющего все признаки будущего серийного двигателя, был сделан только в начале 1895 года. В качестве топлива новый двигатель использовал керосин, имел водяное охлаждение и имел мощный воздушный компрессор, предназначенный для подачи топлива в цилиндр и его распыления. В мае двигатель непрерывно без нагрузки смог проработать 30 минут, а в конце июля были проведены первые испытания двигателя под нагрузкой. В декабре 1985 года новый экземпляр двигателя безостановочно проработал 17 суток. Новый двигатель представлял собой агрегат высотой в три метра, который при 173 об/мин выдавал мощность от 18 до 29 лошадиных сил, при этом КПД двигателя был равен 26%, что вдвое выше, чем у лучших паровых машины того времени.

В декабре 1896 был изготовлен первый промышленный образец двигателя мощностью 20 лошадиных сил, который мог найти практическое применение в промышленности.

Степень сжатия нового двигателя равнялась 35, температура воздуха в конце такта сжатия достигала 700 – 800º С. Двигатель имел один, по современным меркам огромный цилиндр, диаметр которого 250 мм, при ходе поршня 400 мм. Ошеломляющим был тепловой КПД двигателя, приблизительно 34%, в то время как у самых лучших паровых машин, широко применяемых в промышленности того времени КПД никогда не превышал 15%, а КПД перспективного двигателя Отто был равен всего 20%. При этом двигатель был очень экономичен, на номинальной мощности расход топлива не превышал 240 г/лс в час, и только на режиме повышенной мощности расход топлива поднимался до 280 г/лс в час.

Показатели практически работающего двигателя были значительно ниже идеальных в соответствии с теорией Карно, к которым стремился Дизель при построении двигателя, но эти результаты были ошеломляющими для своего времени. При высоком коэффициенте полезного действия двигатель Дизеля по экономичности более чем в два раза превосходил двигатели с принудительным зажиганием. И пусть многолетние мечты Дизеля о создании идеального теплового двигателя не удались (кстати, создать идеальный тепловой двигатель, полностью отвечающий теории Карно не удалось сделать до настоящего времени) значение сделанного недооценить невозможно. Рудольфу Дизелю удалось построить двигатель с компрессионным зажиганием, на принципиально новой схеме, которая широко применяется по настоящее время, и создание машины, способной заменить дизельный двигатель, пока не предвидится.

Устройство и принципы работы двигателя

Двигатель Дизеля работает по принципу, практически не отличающемуся от двигателя, работающего по циклу Отто. Те же четыре такта – 1 - всасывание, 2 - сжатие, 3 - рабочий ход (после воспламенения) и 4 - выпуск. Только вместо принудительного воспламенения топлива используется компрессионное воспламенение.

Поскольку технологии того времени не позволяли создать топливную форсунку для непосредственного впрыска топлива в цилиндр и его мелкодисперсного распыления, для этих целей использовался компрессор, который в специальном ресивере поддерживал давление сжатого воздуха, несколько превышавшее самое высокое значение давления в цилиндре на такте сжатия. Для своей работы компрессор требовал отбора большой мощности, занимал большой объём, был технически сложен и ненадёжен. Эффективность системы питания двигателя с воздушным распылением резко понижалась с увеличением оборотов, что препятствовало созданию мощных высокооборотных двигателей. Но, не смотря на это, вплоть до 1910 года все дизельные двигатели использовали систему питания с воздушным распылением топлива при помощи воздуха.

Из ресивера воздух по трубке малого диаметра подавался в небольшую камеру форсунки, одновременно в эту камеру подводился керосин. Камера топливной форсунки, при помощи канала подвода топлива, перекрываемого при помощи игольчатого клапана, соединялась с камерой сгорания цилиндра. При открытии игольчатого клапана керосин при помощи воздуха, находящиеся под давлением в камере форсунки, впрыскивался в цилиндр. Мощность двигателя регулировалась посредством изменения продолжительности открытого состояния игольчатого клапана или изменением давления в ресивере компрессора. Сжатый компрессором воздух также использовался для запуска двигателя. В верхней части цилиндра двигателя располагался распределительный вал с пятью эксцентричными кулачками. Два кулачка регулировали момент и количество поступавших в цилиндр двигателя керосина и воздуха. Третий кулачок управлял выпуском из цилиндра отработавших газов. Два оставшихся кулачка использовались для управления клапанами, распределявшими поступление сжатого воздуха в цилиндр при запуске двигателя.

После нескольких модификаций и устранения недостатков конструкции, выявленных при продолжительных испытаниях, в 1897 году был предъявлен новый работающий на керосине двигатель с давлением сжатия 31,64 кг/см³ и термическим коэффициентом 26%. Все Мечты Рудольфа Дизеля стали реальностью.

Результаты проведённых испытаний превзошли все ожидания и вызвали огромный интерес, как у специалистов, так и промышленников. Дизель понял, что свою битву по созданию «эффективного двигателя» он выиграл.

Поскольку все понимали перспективу практического применения нового двигателя в промышленности, на транспорте (флоте и железной дороге), в сельском хозяйстве, в военной технике, а в перспективе двигатель мог произвести переворот в автомобилестроении. Промышленники осознавали, что производство дизельного двигателя может принести огромный доход.

Дизель всячески подогревал интерес промышленников. В газетах того времени опубликовывались стать и интервью Дизеля о несомненном превосходстве нового двигателя над другими силовыми установками.

Крупнейшие машиностроительные предприятия Европы, да и всего мира, старались не опоздать в очередь за приобретением лицензии на производство дизельного двигателя. Богатый американский производитель пива Альфонс Буш, пожелавший начать производство двигателей в Америке, заплатил Дизелю за лицензию один миллион марок.

Дизель быстро фантастически разбогател, и это произошло, когда ещё двигатель серийно не выпускался.

Многие производители в ожидании больших барышей, при торопливом приобретении лицензий, просто не рассчитали свои силы. Для своего времени дизельный двигатель был высокотехнологичной продукцией. Оборудование многих машиностроительных предприятий просто не могло обеспечить требуемую точность. Кроме того, любое сложное техническое изделие требует технологической доработки на заводе-изготовителе в содружестве с изобретателем. Для выпуска двигателя требовались новые жаростойкие материалы, производство которых ещё не было налажено.

Начало скандала не пришлось долго ждать. Некачественные двигатели отказывались работать, и заказчики массово стали возвращать двигатель на заводы-изготовители. Разумеется, многие производители не собирались информировать общественность о своей неспособности производить сложные технические изделия. В прессе эти производители заявляли, что дизельный двигатель подходит только для эффектных демонстраций, но совершенно не пригоден для массового производства. Популярность и, соответственно, продажи двигателя резко упали. Производители, купившие лицензию, включая Круппа, приостановили лицензионные выплаты. Круп особенно был недоволен Дизелем, поскольку по контакту Дизель обещал сконструировать двигатель, работающий на угольной пыли, а не на жидком топливе, что для Германии было необычайно важно, но и этот керосиновый двигатель не был доведён до необходимого совершенства.

В Германии подняли голову многочисленные недоброжелатели Дизеля, которые по многим причинам, включая экономические, не желали быстрого распространения нового двигателя. Появились к Дизелю и патентные претензии.

Дизелю пришлось много ездить по заводам-изготовителям для налаживания технологии производства двигателя.

Столкнувшись со стеной недоброжелательства в Германии, вызванной больше не техническим несовершенством двигателя, а другими причинами, Дизель попробовал наладить взаимоотношения с промышленниками других стран. Желающие приобрести лицензию на производство дизельного двигателя нашлись во Франции, Швейцарии, Австрии, Бельгии, Америке и России. Особенно большие контракты поступили от промышленников Америки и России.

Постепенно качество двигателя улучшалось, ведущие производители возобновили выплату лицензионных отчислений. Особенно авторитет двигателя поднялся после выставки паровых машин, состоявшейся в 1898 в Мюнхене. На этой выставке демонстрировались дизельные двигатели нескольких производителей - Аугсбурского завода, завода Отто-Дойц и завода Круппа в Эссене. Наиболее эффектно выглядел новый 35-сильный дизельный двигатель завода Круппа, вращавший вал водяного насоса высокого давление. Работающий насос поднимал струю воды более чем на 40 метров. После столь громкого успеха покупка лицензий на производство двигателей возобновилась.

В 1899 году дизельный двигатель получил гран-при на всемирной выставке в Париже, после этого тучи над изобретателем окончательно рассеялись. Деньги снова потекли к Дизелю, это был триумф изобретателя, продлившийся десять лет.

Успех дизельного двигателя в России

Выше упоминался очень выгодный для Дизеля контракт с американским пивным миллионером (впрочем, этническим немцем) Альфонсом Бушем. Но у Дизеля был ещё один подобный контракт, который в прессе назывался не иначе как «сделкой века».

14 февраля 1898 года в берлинской гостинице контракт с Дизелем подписал Эммануил Нобель, племянник знаменитого изобретателя динамита Альфреда Нобеля. Эммануил Нобель возглавлял самую крупную нефтяную компанию России «Бранобель». В то время в России производилось более половины мировой добычи нефти. Компания Нобеля добывала 18 процентов нефти внутри империи и контролировала большую часть ее экспорта.

По этому контракту Эммануил Нобель выплатил Дизелю 800000 марок за лицензию, дающую право на производство дизельных двигателей в России.

Как нефтепромышленник Эммануил Нобель просто мечтал о нефтяном двигателе, который не только удовлетворял его требованиям к энергетическим установкам для бурения, но и в перспективе сулил увеличение продажи нефти. Подобный двигатель очень был нужен бурно развивающейся промышленности России. На двигатель также рассчитывало правительство Германии, в планы которого входила переориентация на российскую нефть, что уменьшало зависимость Германии от нефтяной империи Рокфеллера.

Эммануил Нобель, знакомый с интересными разработками русских конструкторов, верил, что в России можно производить передовые для того времени машины. Еще в восьмидесятых годах русские конструкторы предложили целый ряд оригинальных технических решений. Конструктор Луцкой создал газовый двигатель. Инженер-механик речного флота Кострович сконструировал легкий бензиновый двигатель. Керосиновый двигатель создали совместно инженеры Яковлев и Казаков. В этом же направлении работал и знаменитый теплотехник Георгий Депп.

В отличие от Нобеля, Дизель не очень верил, что Россия обладает достаточно высоким уровнем развития науки и производства. Дизель считал, что русские не смогут наладить производство его двигателей, и им всё равно придётся покупать готовые двигатели в Европе.

Но визит в России, совершённый Дизелем в 1910-е годы, кардинально изменил его мнение. Российские инженеры смогли сделать то, чего не смог сделать он. Они перевели дизель на сырую нефть.

После приобретения лицензии на право производства в России дизельных двигателей расположенный в Петербурге завод «Людвиг Нобель», принадлежащей семье Нобелей, был переименован в завод «Русский Дизель». Уже в 1898 году завод приступил к производству двигателей, а в январе 1899 года на заводе был выпушен первый одноцилиндровый двигатель мощностью 20 л.с. при 200 об/мин работающий на сырой нефти с расходом 220 г/л.c.

В следующем, 1900 году, завод выпустил уже 7 двигателей, мощностью от 30 до 40 лошадиных сил. Завод быстро рос и к 1912 году 1000 человек, работающих на заводе, выпускали в год не менее 300 двигателей.

Еще в 1898 выдающийся русский кораблестроитель К.П. Боклевский впервые выдвинул идею о целесообразности использования двигателей внутреннего сгорания на судах. Именно он ввёл в оборот слово «теплоход», так стали называться суда, в которых в качестве силовой установки использовались дизельные двигатели.

Первым теплоходом в мире была нефтеналивная баржа «Вандал», грузоподъемностью 820 тонн. По существу в виде эксперимента на несамоходную баржу были установлены дизельные двигатели. А в 1904 г. на Волге появился танкер-теплоход «Сармат», на котором была применена так называемая «силовая установка по системе «Дель-Пропосто». При движении вперед дизельные двигатели работал непосредственно на винты, что снижало общие потери, а при движении назад дизельные двигатели вращали электрические генераторы, а отдельные электродвигатели, получающие электроэнергию от генераторов, вращали винты в противоположном направлении. По итогам первой же навигации было выявлено, что для владельцев эксплуатация теплохода оказалась в 5 раз дешевле, по сравнению с пароходом, такого же водоизмещения.

Широкое применение нашли дизельные двигатели на военных судах. Среднее потребление судовых паровых машин топлива для производства одной лошадиной силы в час 0,8 – 0,7 кг, дизельные двигатели потребляли топлива в четыре раза меньше. Кроме этого применение дизельных двигателей исключала потребность в десятках кочегаров, закидывающих простыми лопатами каменный уголь в топки.

Дизельные двигатели также нашли применение в электроснабжении. Да и сегодня все аварийные генераторы или постоянные генераторы небольших населённых пунктов используют только дизельные двигатели.

Противодействие и патентная борьба

Как уже отмечалось ранее, когда двигатель первоначально не показывал ожидаемых от него технических характеристик, в Германии подняли голову и объёдинились многочисленные противники Дизеля. И хотя причины у разных групп противников Дизеля были разные, многие из них объединились в борьбе.

К первой группе можно отнести промышленников, которые, купив лицензию, не смогли наладить качественное производство двигателей. Не приобрели новые, более точные станки и мерительное оборудование, не смогли закупить или разработать жаропрочные материалы, способные работать при высоких температурах, не провели переобучение персонала с целью повышения квалификации. И для оправдания перед заказчиками, массово возвращающими неработающие двигатели, оказалось проще сослаться на врожденнее дефекты конструкции двигателя.

Ко второй группе, несомненно, можно отнести угольное лобби. Владельцы угледобывающих предприятий Рура рассчитывали, что широкое распространение двигателя, использующего в качестве топлива угольную пыль, приведёт к спросу на их продукцию. А распространение двигателей, работающих на жидком топливе, поднимет спрос на нефть с соответствующим снижением спроса на уголь.

Многочисленные менее удачливые изобретатели, активно поддерживаемые крупными машиностроительными фирмами, стали предъявлять Дизелю патентные претензии, на том основании, что дизель использовал в конструкции двигателя элементы, защищённые патентами, выданными на их имя. Крупные машиностроительные предприятия были заинтересованы в отзыве патента на двигатель, выданного Дизелю, поскольку это открывало широкие возможности выпуска двигателе без выплаты лицензионных отчислений.

А что касается держателей патентов, мог ли использовать Дизель некоторые элементы, защищённые другими патентами? Да, разумеется, мог, при чём сам Дизель мог об этом не знать. Поле широко распространения паровых двигателей, опубликования работы Сади Карно, идея просто висела в воздухе. Создать экономичный и дешёвый источник механической энергии хотели многие. Цель у вех была одна, но изобретатели шли к этой цели разными путями, то есть каждый создавал свою конструкцию и спешил её запатентовать. И в этом нет ничего странного, что некоторые элементы различных конструкций полностью совпадали. Ведь люди в одних условиях шли к одной цели. Кроме того, отдельные элементы конструкций могут полностью совпадать даже у механизмов, относящихся не к тепловым двигателя, а к совсем другим изделиям из других отраслей машиностроения.

Формально кое в чём изобретатели были правы, ведь работающий двигатель Дизеля во многом не соответствовал ни патенту, ни брошюре, описывающей работу двигателя.

Тем более что был один двигатель в значительной степени похожий на двигатель дизеля, это двигатель англичанина Герберта Стюарта.

Дизель во многом винил себя, он считал, что слишком рано он заявил миру о своём двигателе, многие изобретатели воспользовались информацией и пытались запатентовать подобные двигатели. Суды обычно становились на сторону Дизеля, но ему пришлось заплатить, как отступные, 20 тыс. марок трем немецким инженерам: Э. Капитену, Ю. Зонляйну и О. Келлеру.

Поскольку все производители устанавливали на выпускаемые двигатели табличку «Двигатель Дизеля» наиболее буйные члены «инженерной общественности» предлагали впредь назвать двигатель Дизеля – «нефтяной двигатель».

Нападки на Дизеля, что он ничего не изобрёл, а только компилировал то, что было известно и до него, продолжались до смерти Дизеля.

Но у Дизеля были и яркие сторонники и среди них самый великий изобретатель мира американец Эдисон. Томас Эдисон сказал, что создание дизельного двигателя одна из величайших вех в истории развития человечества. В этом месте также необходимо вспомнить одно из ярких высказываний Эдисона: «Легко сделать удивительные открытия, но трудность состоит в усовершенствовании их настолько, чтобы они получили практическую ценность».

Если идея висит в воздухе, патентные споры становятся обыденным делом. В истории создания двигателя внутреннего сгорания есть три наиболее важных фамилии – Ленуар, Отто и Дизель. И у всех троих были патентные споры, были они у Ленуара, были они у Отто, и Дизеля не обошла стороной эта участь.

Двигатель Герберта Стюарта

Малый двухтактный колоризаторный судовой двигатель выпуска 1920-х годов

Этот тип двигателя в нашей стране не получил широкого распространения, хотя во многих странах мира этот двигателя в конце 19, начале 20 века был очень распространён. В английском языке этот двигатель называется « Hot Bulb Engine », не знаю точно, но в русскоязычной технической литературе этот двигатель, кажется, называется «колоризаторным». Иногда этот двигатель называли – «полудизель».

Изобрёл этот двигатель англичанин Герберт Стюарт ( Herbert Akroyd Stuart ). Первый опытный образец был выпущен в 1886 году, а серийное производство началось в 1891 году. Принципы работы этого двигателя действительно мало отличаются от дизельного двигателя. Как и дизельный двигатель, калоризаторный двигатель работает по четырёх тактному циклу Отто. (Тут необходимо заметить, что и калоризаторный двигатель и дизельный двигатель имеют двухтактные модификации.) Отличительной особенностью двигателя является калильная головка. Это камера, установленная на головку блока цилиндров. Перед пуском двигателя калильная головка при помощи постороннего источника тепла (паяльной лампы) нагревалась до красного свечения. Топливо испарялось при соприкосновении с горячими стенками камеры калильной головки и воспламенялось при соприкосновении с горячим воздухом, находящемся в цилиндре двигателя, при выходе из камеры калильной головки.

Калоризаторные двигатели не проскочили в истории как множество экзотических штучных конструкций двигателя внутреннего сгорания. Не смотря на массовое развитие дизельных двигателей в начале 20 века, имея некоторые положительные качества, эти двигатели массово выпускались до 30 – 40-х годов 20 века и широко эксплуатировались до 50 – 60-х годов. Особенно широко они использовались на судах, тракторах и как стационарные для привода сельскохозяйственных машин, то есть там, где не требовались частая остановка и запуск двигателя.

К достоинствам колоризаторных двигателей относились лёгкость производства и, соответственно, высокая ремонтопригодность и их удивительная способность работать на самом низкокачественном (дешёвом) топливе.

К недостаткам можно отнести необходимость перед запуском длительного прогрева от постороннего источника тепла калильной головки, для среднего двигателя это составляло не менее получаса, и низкий коэффициент полезного действия, не выше 12%.

Нагрев калильной головки был необходим только для запуска двигателя, но в дальнейшем температура калильной головки поддерживалась за счёт тепла сгоравшего в цилиндре топлива. Степень сжатия в колоризаторном двигателе была всего 1 : 3, в то время как степень сжатия дизельных двигателей от 1 : 15 до 1 : 20. И, что особенно важно, впрыск топлива происходил на такте всасывания, как на двигателях с принудительным зажиганием, а не в конце такта сжатия как в дизельном двигателе.

Патентные сопоставления с Рудольфом Дизелем

Основными признаками современного дизельного двигателя являются – непосредственный впрыск топлива (без применения сжатого воздуха) и компрессионное зажигание, на оба этих процесса получили патент англичане Герберт Акройд-Стюард и Чарлс Ричард Бинней. Патент № 7146 (Усовершенствование в работе двигателей при помощи взрыва воспламеняемых паров или смеси газа с воздухом) был получен ими в мае 1890 года.

Ещё один патент, ( No . 15,994) полученный 8 октября 1890 года, более подробно описывал работу патентуемого двигателя, в этом описании подчёркивалось, что в воздух и топливо подаются в цилиндр раздельно.

Рудольф дизель получил патент на компрессионное зажигание в 1892 году. Стюард получил патент на компрессионное зажигание на два года раньше Дизеля. Единственная идея в патенте Дизеля, которую можно было запатентовать, это увеличение давления сжатия. Давление сжатия калоризаторного двигателя приблизительно равнялось 6 атмосферам, в то время как давление сжатия в дизельном двигателе было равно 34 атмосферам. По причине низкого сжатия колоризаторные двигатели имели низкий термический КПД, приблизительно 12%.

В 1892 году Стюард получил патент на калильную головку с водяным охлаждением, что позволяло поднять степень сжатия. Через некоторое время был построен экспериментальный двигатель, в котором для проведения дальнейших исследований калильную головку заменили простой головкой блока цилиндров. Этот двигатель непрерывно проработал шесть часов, это был первый случай применения чистого компрессионного зажигания. Двигатель Стюарта был создан на пять лет раньше подобного двигателя Рудольфа Дизеля, который был создан в 1897 году.

Но, вопреки данным обстоятельствам, изобретателем двигателя с компрессионным зажиганием был признан Рудольф Дизель.

Жизненная деятельность человека оказывает большое воздействие на окружающую среду. По заявлениям экологов особенно вредное воздействие на окружающую среду оказывают автомобили. Все современные автомобили используют двигатель внутреннего сгорания. Конструкторы стремятся создать двигатели, оказывающие минимальное воздействие на окружающую среду. Одна из современных экологических технологий для бензиновых двигателей, это послойное смесеобразование. Но подобную технологию предлагал ещё создатель четырёхтактного бензинового двигателя Отто. Современники отнеслись к этой идеи очень прохладно, если не сказать враждебно, и идея была забыта. Да и технологии того времени не позволяли создать системы для послойного смесеобразования. И только в последнее время, за счёт применения электронных систем управления двигателем, были созданы такие системы с непосредственным впрыском топлива.

Свой прорыв в будущее был и у Дизеля. Он практически создал то, что сейчас называют «биодизель».

В 1900 году на выставке в Париже двигатель Дизеля получил золотую медаль. Многие были уверены, что на выставку Дизель сам привёз свой двигатель. На самом деле двигатель выставила фирма Отто и Кº по настоятельной просьбе французского правительства, но вот что было в действительности, двигатель в качестве топлива использовал не нефтяные продукты, а стопроцентное арахисовое масло.

Сам Дизель говорил об этом: «…на парижской выставке 1900 года фирмой Отто и Кº по просьбе французского правительства был выставлен маленький дизельный двигатель, работающий на арахисовом масле, при этом двигатель работал так тихо, что только некоторые люди замечали, что двигатель работает. Двигатель был рассчитан на работу только на нефтяном топливе, но без внесения каких-либо изменений в конструкцию двигатель смог работать на растительном масле».

Часто цитируя эту фразу говорящие предполагают, что Дизель предвидел появление биодизеля в будущем. На самом деле двигатель заправили растительным маслом по желанию французского правительства, предполагавшего использовать двигатель в своих африканских колониях и желавшего снизить зависимость от поставок импортного топлива.

Но это не отрицает того, что Дизель был большим сторонником использования биологического топлива, поскольку он был уверен, что его двигатель может работать почти где угодно и почти на любом топливе. В 1911 году Дизель сказал: «Дизельный двигатель, несомненно, может работать на растительном масле, что способствует ускоренному развитию сельского хозяйства в странах, где это применяется».

В 1912 году Дизель добавил: «Применение растительного масла как топлива для двигателя сегодня кажется не очень важной задачей, но всё со временем может измениться, и производство топлива из растительного масла станет таким же важным как его сегодняшнее производство из нефти или каменноугольной смолы… существует возможность получения энергии даже из солнечного тепла, когда запасы твёрдого и жидкого топлива иссякнут».

Наверное, Дизель всё же немного думал о будущем и без подсказки французского правительства.

Рудольф Дизель творил в конце 19, начале 20 века, но его можно смело назвать инженером 20 века. В отличие от своих предшественников, включая, и Ленуара, и Отто он шёл к созданию двигателя не по наитию или только за счёт использования экспериментального опыта. Дизель шёл от теории, взяв за основу труды Сади Карно, которые в свою очередь основывались на законах термодинамики, Дизель теоретически доказал возможность создания двигателя внутреннего сгорания с компрессионным зажиганием и с высоким коэффициентом полезного действия. В настоящее время большинство технических задач решается только таким способом.

В этой статье, в основном, я хотел сконцентрироваться технической стороне создания дизельного двигателя. Но, перефразируя Эдисона можно сказать, что любая самая яркая техническая идея имеет смысл, если она воплощена в жизнь. Жизнь Рудольфа Дизеля яркое тому доказательство и наука современным изобретателям. Мало предложить великолепную идею, даже полностью теоретически подготовить изобретение, это только небольшая часть дела. Необходимо понимать людей и мотивы их поступков. Не только искренне верить в свою идею, но и уметь в этом убеждать других. Необходимо уметь находить инвесторов желающих и, главное, имеющих возможность вложить деньги в налаживание производства изобретения. Сейчас, в нашей стране, это, пожалуй, значительно труднее, чем во времена Дизеля. Основной капитал сейчас не производительный, не товарный, а ростовщический, спекулятивный или, в самом лучшем случае, сырьевой.

В статье я не касался фактов яркой биографии Рудольфа Дизеля. Начав жизнь в бедной семье мелкого ремесленника, он сказочно разбогател, но не смог удержать свои деньги и разорился. Его странная смерть полна загадок, с предположениями причин – начиная от несчастного случая, самоубийства и до заговора нескольких разведок мира в целях его устранения.

У этого великого человека нет даже могилы.

В нескольких статьях я описывал историю создания двигателя внутреннего сгорания. Тема этих статей не касалась истории и фактов создания автомобиля, поскольку я считаю, что именно создание двигателя внутреннего сгорания обеспечило бурное развитее автомобилестроения в 20 веке. Думаю, что пристроить работающий двигатель к конной повозке технически более простая задача, чем создание самого двигателя. Впрочем, это ни сколько не уменьшает значение великих немецких и других инженеров, создавших практический автомобиль. В конечном счете, человечество нуждалось в удобном транспортном средстве, а не в хитроумно сделанном отдельно стоящем двигателе.

Возможно, история автомобиля, которую довольно трудно оторвать от истории двигателя, будет рассмотрена в следующих статьях.

В этих статьях была рассмотрена краткая история создания двух основных тиров поршневого двигателя внутреннего сгорания, на самом деле разнообразных конструкций двигателя было несчётное количество. Даже у меня было двое знакомых, стремившихся запатентовать двигатель внутреннего сгорания собственной конструкции. При чем один из них практически создал свой двигатель, и я его видел работающим на нескольких автомобильных выставках, а второй до сих пор ведёт различные расчёты и чертит различные варианты двигателя собственной конструкции.

В следующих статьях будут рассмотрены устройство самых распространённых двигателей внутреннего сгорания, работающих по циклу Отто и Дизеля.

Современный "дизель" на самом деле двигатель системы Тринклера, который собственно и предложил топливный насос высокого давления для впрыска топлива. А дизелем стал из-за того что в России держателем патента была компания Нобеля, которая с помощью взяток и некомпетентных судей отобрала приоритет у Тринклера. Бабло побеждает!

Все таки обидно, что не получилось создать двигатель на угольной пыли. Это было бы очень и очень интересно и выгодно, на мой взгляд.

Материалы: http://autology.jimdo.com/%D1%83%D1%81%D1%82%D1%80%D0%BE%D0%B9%D1%81%D1%82%D0%B2%D0%BE-%D0%B0%D0%B2%D1%82%D0%BE%D0%BC%D0%BE%D0%B1%D0%B8%D0%BB%D1%8F/%D0%B4%D0%B2%D0%B8%D0%B3%D0%B0%D1%82%D0%B5%D0%BB%D1%8C-%D0%B2%D0%BD%D1%83%D1%82%D1%80%D0%B5%D0%BD%D0%BD%D0%B5%D0%B3%D0%BE-%D1%81%D0%B3%D0%BE%D1%80%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D1%8F/%D1%80%D1%83%D0%B4%D0%BE%D0%BB%D1%8C%D1%84-%D0%B4%D0%B8%D0%B7%D0%B5%D0%BB%D1%8C/