К оглавлению

Рудольф Дизель

Рудольф Дизель
Рудольф Дизель

(Rudolf Christian Karl Diesel)

(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.

Детство

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.

Обучение в Германии

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 этот 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.

Возвращение в Берлин

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.

Получение патента

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».

Дизель - патент
Патент

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 иМашиностроительного 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.

Второй двигатель

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 двигатель

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

Устройство первого двигателя Дизеля
Устройство первого двигателя Дизеля
Общий вид двигателя Дизеля
Общий вид двигателя Дизеля

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.

Успех, контракты, богатство

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.

продолжение

К оглавлению