0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

В каком году создали дизельный двигатель

Советский танковый дизель В-2

Прославленный танковый дизель был создан на Харьковском паровозостроительном заводе (ХПЗ) имени Коминтерна в 1939 г. Мотор, получивший обозначение В-2, устанавливался перед войной на советских лёгких быстроходных колёсно-гусеничных танках БТ-7М, средних танках Т-34 и тяжелых КВ-1 и КВ-2, а также на тяжелом гусеничном артиллерийском тягаче «Ворошиловец». В военное время его ставили на средние танки Т-34, тяжелые KB и ИС, а также на самоходные артиллерийские установки (САУ) на их базе. В послевоенные годы этот двигатель модернизировался, и современные танковые моторы являются его прямыми потомками.

Технические особенности В-2 наглядно демонстрируют пути, которыми развивалась техническая мысль в целом и моторостроение в частности в преддверии Второй мировой войны.

Проектировать этот двигатель начали в дизельном отделе ХПЗ в 1931 г. под руководством начальника отдела К.Ф. Челпана. Активное творческое участие в работе принимали А.К. Башкин, И.С. Бер, Я.Е. Вихман и др. Поскольку опыта разработки танкового быстроходного дизеля не было, они начали его проектирование широким фронтом: прорабатывались три схемы расположения цилиндров – одно- и двухрядного (V-образного), а также звездообразного. Послеобсуждения и оценки каждой схемы отдали предпочтение 12-цилиндровой V-образной конструкции. При этом проектируемый двигатель, получивший первоначальное обозначение БД (быстроходный дизель), был схож с авиационными карбюраторными двигателями М5 и М17Т, устанавливавшимися на лёгких колёсно-гусеничных танках БТ. Это закономерно: предполагалось, что мотор будет выпускаться в танковом и авиационном вариантах.

Разработка велась поэтапно. Сначала создали одноцилиндровый двигатель и проверяли его в работе, а затем изготовили двухцилиндровую секцию, имевшую главный и прицепной шатуны. В 1932 г., добившись её устойчивой работы, приступили к разработке и испытаниям 12-цилиндрового образца, получившего обозначение БД-2 (быстроходный дизель второй), которые были закончены в 1933 г. Осенью 1933 г. БД-2 выдержал первые государственные стендовые испытания и был установлен на лёгком колёсно-гусеничном танке БТ-5. Ходовые испытания дизелей БД-2 на БТ-5 начались в 1934 г. Одновременно продолжалось совершенствование двигателя и устранение обнаруженных недостатков. В марте 1935 г. члены ЦК компартии и правительства ознакомились в Кремле с двумя танками БТ-5 с дизелями БД-2. В том же месяце последовало решение правительства о строительстве при ХПЗ цехов для их изготовления.

Для оказания технической помощи в Харьков были направлены из Москвы инженеры из Центрального института авиационных моторов (ЦИАМ) М.П. Поддубный, Т.П. Чупахин и другие, имевшие опыт проектирования авиационных дизелей, а также начальник кафедры двигателей Военной академии механизации и моторизации Красной Армии проф. Ю.А. Степанов и его сотрудники.

Руководство подготовкой серийного производства доверили И.Я. Трашутину и Т.П. Чупахину. К концу 1937 г. на испытательный стенд был установлен новый доведённый дизель, получивший к тому времени обозначение В-2. Проведённые в апреле-мае 1938 г. государственные испытания показали, что можно начинать его мелкосерийное производство, которым стал руководить С.Н. Махонин. В 1938 г. на ХПЗ изготовили 50 двигателей В-2, а в январе 1939 г. дизельные цеха ХПЗ отделились и образовали самостоятельный моторостроительный за вод, получивший позднее № 75. Чупахин стал главным конструктором этого завода, а Трашутин – начальником конструкторского бюро. 19 декабря 1939 г. начался крупносерийный выпуск отечественных быстроходных танковых дизелей В-2, принятых в производство распоряжением Комитета обороны вместе с танками Т-34 и КВ.

За разработку двигателя В-2 Т.П. Чупахину была присуждена Сталинская премия, а осенью 1941 г. завод № 75 награжден Орденом Ленина. В то время этот завод был эвакуирован в Челябинск и слился с челябинским Кировским заводом (ЧКЗ). Главным конструктором ЧКЗ по дизельным двигателям назначили И.Я. Трашутина.

Необходимо упомянуть и об авиационном варианте В-2А, судьба которого сложилась драматически. К началу серийного производства основной модели самолёт-разведчик, на котором предполагалось устанавливать В-2А, устарел, а переделывать основную модель В-2 в чисто танковую было нецелесообразно. Это потребовало бы дополнительного времени, которого у наших моторостроителей не было: надвигалась Вторая мировая война, и Красной Армии требовались – срочно и в большом количестве – новые танки с противоснарядной бронёй и мощными дизелями.

В-2 так и пошел «на поток» с алюминиевым картером и блоками цилиндров, с длинным носком коленчатого вала и упорным шарикоподшипником, способным передавать усилие от воздушного винта картеру двигателя. Уместно заметить, что самолёт-разведчик Р-5 успешно летал с двигателем В-2А.

Существовала и другая модификация этого двигателя – В-2К, отличавшаяся повышенной до 442 кВт (600 л.с.) мощностью. Увеличение мощности достигалось за счёт повышения степени сжатия на 0,6–1 ед., увеличения частоты вращения коленчатого вала на 200 мин –1 (до 2 000 мин –1 ) и подачи топлива. Модификация первоначально предназначалась для установки на тяжелых танках KB и изготавливалась на ленинградском Кировском заводе (ЛКЗ) по документации ХПЗ. Массогабаритные показатели по сравнению с базовой моделью не изменились.

В предвоенное время на заводе № 75 были созданы и другие модификации этого двигателя – В-4, В-5, В-6 и другие, максимальная мощность которых находилась в довольно широких пределах – от 221 до 625 кВт (300–850 л.с.), которые предназначались для установки на лёгких, средних и тяжелых танках.

Перед Великой Отечественной войной танковые дизели изготавливались заводом № 75 в Харькове и ЛКЗ в Ленинграде. С началом войны их стал изготавливать Сталинградский тракторный, завод № 76 в Свердловске и ЧКЗ (Челябинск). Однако танковых дизелей не хватало, и в конце 1942 г. в Барнауле срочно построили завод № 77. Всего же эти заводы в 1942 г. изготовили 17 211 шт., в 1943 г. – 22 974 и в 1944 г. – 28 136 дизельных двигателей.

В-2 относился к быстроходным 4-тактным бескомпрессорным, с непосредственным впрыском топлива 12-цилиндровым тепловым машинам жидкостного охлаждения, имеющим Vобразное расположение цилиндров с углом развала 60°.

Картер состоял из верхней и нижней половин, отлитых из силумина, с плоскостью разъёма по оси коленчатого вала. В нижней половине картера имелись два углубления (передний и задний маслозаборники) и передача к масляному и водяному насосам и топливоподкачивающей помпе, крепящихся снаружи картера. К верхней половине картера крепились на анкерных шпильках левый и правый блоки цилиндров вместе с их головками. В корпусе рубашки каждого блока цилиндров, изготовленного из силумина, устанавливались по шесть стальных азотированных мокрых гильз.

В каждой головке цилиндров были два распредвала и по два впускных и выпускных клапана (т.е. по четыре!) на каждый цилиндр. Кулачки распределительных валов действовали на тарелки толкателей, установленных непосредственно на клапанах. Сами валы были полыми, по внутренним сверлениям подводилось масло к их опорам и к тарелкам клапанов. Выпускные клапаны не имели специального охлаждения. Для привода распредвалов использовали вертикальные валы, каждый из которых работал с двумя парами конических шестерён.

Коленчатый вал изготавливался из хромоникельвольфрамовой стали и имел восемь коренных и шесть шатунных пустотелых шеек, располагавшихся попарно в трёх плоскостях под углом 120°. Коленчатый вал имел центральный подвод смазки, при котором масло подводилось в полость первой коренной шейки и по двум сверлениям в щеках проходило во все шейки. Развальцованные в выходных отверстиях шатунных шеек медные трубки, выходившие к центру шейки, обеспечивали поступление на трущиеся поверхности центрифугированного масла. Коренные шейки работали в толстостенных стальных вкладышах, залитых тонким слоем свинцовистой бронзы. От осевых перемещений коленвал удерживался упорным шарикоподшипником, установленным между седьмой и восьмой шейками.

Поршни – штампованные из дюралюминия. На каждом установлены пять чугунных поршневых колец: два верхних компрессионных и три нижних маслосбрасывающих. Поршневые пальцы – стальные, полые, плавающего типа, удерживаемые от осевого перемещения дюралюминиевыми заглушками.

Шатунный механизм состоял из главного и прицепного шатунов. Из-за кинематических особенностей этого механизма ход поршня прицепного шатуна был на 6,7 мм больше, чем у главного, что создавало небольшое (около 7%) различие в степени сжатия в левом и правом рядах цилиндров. Шатуны имели двутавровое сечение. Нижняя головка главного шатуна к верхней его части крепилась с помощью шести шпилек. Шатунные вкладыши были стальными тонкостенными, залитыми свинцовистой бронзой.

Пуск двигателя был дублированным, состоявшим из двух, действующих независимо систем – электрического стартера мощностью 11 кВт (15 л.с.) и пуска сжатым воздухом из баллонов. На некоторых двигателях вместо обычных электростартеров устанавливали инерционные с ручным приводом из боевого отделения танка. Система пуска сжатым воздухом предусматривала наличие распределителя воздуха и пускового автоматического клапана на каждом цилиндре. Максимальное давление воздуха в баллонах составляло 15 МПа (150 кгс/см 2 ), а поступавшего в распределитель – 9 МПа (90 кгс/см 2 ) и минимальное – 3 МПа (30 кгс/см 2 ).

Читать еще:  Iveco eurocargo технические характеристики двигателя

Для подкачки топлива под избыточным давлением 0,05–0,07 МПа (0,5–0,7 кгс/см 2 ) в питающую полость насоса высокого давления использовалась помпа коловратного типа. Насос высокого давления НК-1 – рядный 12-плунжерный, с двухрежимным (позже всережимным) регулятором. Форсунки закрытого типа с давлением начала впрыска 20 МПа (200 кгс/см 2 ). В системе топливоподачи имелись также фильтры грубой и тонкой очистки.

Система охлаждения – закрытого типа, рассчитанная на работу под избыточным давлением 0,06–0,08 МПа (0,6–0,8 кгс/см 2 ), при температуре кипения воды 105–107°С. В неё входили два радиатора, центробежный водяной насос, сливной кран, заливной тройник с паровоздушным клапаном, центробежный вентилятор, закрепленный на маховике двигателя, и трубопроводы.

Система смазки – циркуляционная под давлением с сухим картером, состоявшая из трёхсекционного шестерённого насоса, масляного фильтра, двух масляных баков, ручного подкачивающего насоса, уравнительного бачка и трубопроводов. Масляный насос состоял из одной нагнетающей секции и двух откачивающих. Давление масла перед фильтром составляло 0,6–0,9 МПа (6–9 кгс/см 2 ). Основной сорт масла – авиационное МК летом и МЗ зимой.

Анализ параметров двигателей В-2 показывает , что они отличались от карбюраторных намного лучшей топливной экономичностью, большой габаритной длиной и сравнительно небольшой массой. Это объяснялось более совершенным термодинамическим циклом и «близким родством» с авиационными моторами, предусматривавшим длинный носок коленвала и изготовление большого числа деталей из алюминиевых сплавов.

Следует сказать несколько слов о мировом приоритете. В отечественной военно-исторической литературе можно встретить мнение, что В-2 был первым в мире танковым дизелем. Это не совсем так. Он входит в «первую тройку» танковых дизелей. Его «соседями» были 6-цилиндровый двигатель жидкостного охлаждения «Заурер» мощностью 81 кВт (110 л.с.), устанавливавшийся с 1935 г. на польском лёгком танке 7ТР, и 6-цилиндровый дизель воздушного охлаждения «Мицубиси» АС 120 VD мощностью 88 кВт (120 л.с.), устанавливавшийся с 1936 г. на японском лёгком танке 2595 «Ха-го».

От своих «соседей» В-2 отличался значительно большей мощностью. Некоторая задержка с началом его серийного производства объяснялась, в том числе и стремлением советских моторостроителей основательно испытать двигатель в войсках, чтобы уменьшить количество «детских болезней». И мотор пользовался заслуженным доверием у советских воинов.

Тайны Рудольфа Дизеля

В нынешнем году исполнилось 125 лет со дня рождения дизельного двигателя. Официальная дата гениального изобретения — 28 февраля 1892 года. Именно в этот день немецкий инженер Рудольф Дизель подал заявку в императорское патентное бюро в Берлине на право собственности на теоретическое обоснование и конструкцию «рационального теплового двигателя».

В нынешнем году исполнилось 125 лет со дня рождения дизельного двигателя. Официальная дата гениального изобретения — 28 февраля 1892 года. Именно в этот день немецкий инженер Рудольф Дизель подал заявку в императорское патентное бюро в Берлине на право собственности на теоретическое обоснование и конструкцию «рационального теплового двигателя».

Через пять лет широкой публике был представлен агрегат высотой в три метра, который развивал скорость 172 оборота в минуту. Мощность мотора составляла от 17,8 до 19,8 лошадиных сил (л.с.), термический коэффициент полезного действия (КПД) был вдвое выше, чем у паровой машины — 26,2%. В сфере мирового моторостроения грянула сенсация.

Эмигранты поневоле

Рудольфа Дизеля в некотором роде можно считать космополитом. Судите сами, родился он в Париже в семье немецких эмигрантов Теодора и Элис Дизелей в 1858 году. Отец, по профессии переплетчик, после женитьбы на дочке состоятельных торговцев, организовал собственное производство кожгалантереи, был владельцем небольшой мастерской. Жизнь казалась размеренной и спокойной до того момента пока в 1870 году не началась франко-прусская война. Гражданам с немецкой фамилией стало опасно находиться во Франции. Предприятие Теодора Дизеля было реквизировано, а семья вместе с тремя детьми вынуждена бежать в Великобританию.

Для тех, кто знаком с судьбой Рудольфа Дизеля, этот факт может показаться неслучайным и даже мистическим, но об этом позже.

В Лондоне мигранты из‑за отсутствия средств, не имея возможности обеспечить самым элементарным троих своих детей, приняли непростое решение: одного из ребят отправить в Германию к родне. Выбор пал на Рудольфа.

Студенческие будни

Брат отца Кристоф Барникель и его жена Барбара с радостью согласились принять племянника. В новой семье к парню отнеслись как к родному сыну. Рудольф быстро выучил немецкий язык, стал учиться в Королевском ремесленном училище, где преподавал его дядя. Уже через год он четко определил для себя, что его профессия будет связана с техникой и механикой. Благодаря усидчивости и постоянному стремлению к знаниям он стал лучшим учеником училища и в 1873 году поступил в Индустриальную школу Аугсбурга. Через два года в ранге самого одаренного студента он подал документы в Королевский Баварский политехнический институт. И поступил, как теперь говорят, на «бюджет», то есть обучение в этом престижном учреждении оплачивалось государством. Ему назначили приличную по тем временам стипендию, на которую он мог не только вести нормальную студенческую жизнь, но даже помогал деньгами родителям в Лондоне.

Одним из преподавателей в политехническом институте был профессор Карл Линде, который разрабатывал холодильное оборудование. Этот профессор обратил внимание на дотошного и целеустремленного студента, более того, он стал его любимчиком. Карл Линде недолго занимался преподавательской деятельностью, поскольку решил посвятить себя прикладным исследованиям в организованной им компании «Хладогенераторы Линде». И как только Рудольф защитил диплом, Линде пригласил его в свою компанию, предложив должность директора.

«По циклу Карно»

В течение 10 лет Дизель занимался холодильными установками. Параллельно, при полном одобрении и содействии профессора, он пытался воплотить в жизнь идею французского инженера Карно, который еще в 1824 году описал последовательность процессов, происходящих в тепловой машине с самовоспламенением топлива от сжатия. Создание идеального двигателя, работающего по «циклу Карно», было мечтой молодого немецкого инженера.

Известно, что поршневые двигатели, многие разновидности которых существовали в конце XIX века, по экономичности практически не отличались от паровых машин. Их КПД составлял 10–15%. Сгорание топлива осуществлялось непосредственно в их цилиндрах, а воспламенение горючей смеси, как правило, производилось при помощи электрической искры.

Как считал Рудольф Дизель, в цилиндре двигателя нужно сжимать чистый воздух, чтобы достичь давления в 90 атмосфер, потом распылить в нем угольный порошок. В процессе горения образуются газы, которые при расширении будут двигать поршень. Благодаря такому решению, КПД двигателя значительно вырастет, к тому же не требуется система зажигания.

Дизель подготовил все необходимые чертежи, составил теоретическое обоснование и в 1892 году подал заявку в императорское патентное бюро в Берлине, назвав свое изобретение «рациональным тепловым двигателем». В следующем году патент был получен. В ожидании документа изобретатель не сидел сложа руки, он опубликовал работу «Теория и конструкция рационального двигателя, призванного заменить паровую машину и другие существующие в настоящее время двигатели». Эта публикация должна была привлечь внимание к открытию потенциальных производителей и потребителей. Задумка сработала, брошюра не осталась незамеченной. Появились критики, в частности, один из разработчиков газовых двигателей Келер заявил, что получить высокий КПД в новой машине невозможно, поскольку в ней будут высоки потери мощности на сжатие воздуха до температуры воспламенения, и вся полезная работа по такой схеме будет расходоваться только на поддержание его собственного движения.

Это не остановило молодого ученого, он стал настойчиво предлагать свое изобретение различным немецким фирмам. Многие отвечали отказом, но, похоже, Рудольфа это только подзадоривало — он продолжал переписываться, добивался аудиенций, спорил, доказывал до тех пор, пока не добился своего: фирма Круппа в Эссене согласилась финансировать проект, а Аугсбургский завод должен был изготовить пробный образец.

В июле 1893 года первый одноцилиндровый двигатель был готов, правда, по ходу пришлось все же вносить коррективы, согласившись с критикой Келлера. Чтобы снизить потери мощности на сжатие, Дизель уменьшил давление в цилиндре до 35–40 атмосфер и заменил угольный порошок бензином. Испытание едва не закончилось трагедией — произошел взрыв. Только чудом никто не пострадал. Несмотря на, казалось бы, плачевный результат, инвесторы проекта остались в целом удовлетворены, поскольку были подтверждены принципиальные утверждения — сильное сжатие рабочей смеси ведет к повышению КПД, кроме того, оказалось, что топливо можно воспламенять путем сжатия, не пользуясь дорогостоящей системой зажигания. Таким образом, Дизель получил возможность продолжить эксперименты.

Читать еще:  Вентилятор двигателя работает постоянно 2107

В июне 1894 года был создан второй двигатель, главным достижением которого стала устойчивая работа на холостом ходу с частотой вращения 80 оборотов в минуту. Третий образец опробовали в начале 1895 года. Здесь для цилиндра имелось водяное охлаждение, а топливом служил керосин, который распыляли сжатым воздухом.

И только четвертый двигатель был испытан под нагрузкой. Это произошло 16 июня 1897 года. Коэффициент полезного действия оказался далек от заявленных поначалу 75%, но полученных 28% было достаточно, что вдвое превысить КПД моторов других типов.

На волне триумфа

С этого момента началось триумфальное шествие дизелей по миру. Уже в 1897 году первый двигатель мощностью 56 кВт был установлен на фабрике «Унион» (Кемтен, Бавария). Производством новой продукции в промышленных масштабах занялся Аугсбургский завод, предшественник знаменитой фирмы «МAН».

В феврале 1898 года Рудольф Дизель договорился о производстве своих моторов в России. Договор на $500 тыс. был подписан с руководителем фирмы «Товарищество нефтяного производства братьев Нобель» Эммануилом Нобелем. Многие компании, которые не хотели помогать немецкому ученому в создании экспериментальных образцов, теперь выстраивались в очередь, чтобы заполучить право на производство новых двигателей.

В результате уже в 1898 году Дизель стал миллионером. Нужно заметить, что наладить серийное производство оказалось непростым делом — дизели часто выходили из строя. Чтобы довести до совершенства производственный процесс, Рудольфу пришлось прилагать большие усилия для разработки новых станков, поиска подходящих сплавов, подготовки специалистов. К началу XX века основные трудности удалось преодолеть, и моторная продукция Дизеля постепенно завоевывала новые сферы применения в промышленности и транспорте.

В 1900 году на Всемирной выставке в Париже изобретение Рудольфа Дизеля получило Гран-при. Этому достижению способствовала информация о том, что завод Нобеля в Петербурге наладил выпуск двигателей, которые работали на сырой нефти.

Быстро разбогатев (состояние ученого достигало $6 млн), Дизель стал заниматься чем угодно, только не дальнейшими исследованиями. Он основал предприятие по строительству электропоездов, финансировал католические лотереи, покупал и продавал фирмы и заводы, спекулировал нефтеносными участками, которые приобрел по совету Эмануэля Нобеля. Он потратил 900 тыс. марок на строительство роскошного особняка, его содержание обходилось в 90 тыс. в год.

Конкретное дело и метафизика

Но, как показывает жизнь, изобретатель и коммерсант редко уживаются в одном человеке. Поэтому неудивительно, что практически все его предприятия оказались на грани банкротства. К тому же активизировались конкуренты. Стали появляться сообщения о том, что Рудольф Дизель на самом деле ничего не изобрел. Так, трое немецких инженеров Эмиль Капотайн, Юлиус Зонляйн и Отто Кёллер обратились в суд о нарушении их патентов «принципов конструкции двигателя внутреннего сгорания с автоматическим воспламенением». Причем, как позже выяснилось, Дизель был вынужден выплатить им 20 тыс. марок в качестве компенсации.

С другой стороны, по репутации ученого и его изобретению готовились ударить угольные магнаты Германии, ведь повсеместное применение новых двигателей привело к тому, что нефть подорожала в два раза, а цены на уголь стремительно падали.

Как рассказали Рудольфу знакомые, кто‑то из олигархов нанял одного профессора, который написал книгу о моторах Дизеля, обвиняя изобретателя в некомпетентности и технических просчетах. И этот пасквиль уже готовится к изданию. Находясь в состоянии постоянного стресса, Дизель понимал, что не сможет защитить себя, а это повлечет за собой крах карьеры. Его душевное состояние ухудшилось, по настоянию жены он стал лечиться у психотерапевта.

Как отмечают историки, во время поездки в Америку на одном из банкетов Рудольф встретился с американским ученым Эдисоном. В этом шуме и гаме он тихо спросил у Эдисона:

— Вы думаете когда‑нибудь о смерти? — спросил его Дизель.

— Я занимаюсь делом, а не метафизикой, — ответил американец.

В последний год на оставшиеся деньги Рудольф Дизель путешествовал по странам, посещая старых друзей, знакомых, учителей. Практически у каждого из них создалось потом впечатление, что великий изобретатель прощается…

Без вести пропавший

В начале осени 1913 года Рудольф получил приглашение из Лондона от английского Королевского автомобильного клуба провести несколько лекций. По другой версии, он должен был открыть в Англии новый завод по производству его двигателей, и предстоящая поездка могла бы поправить финансовые дела Дизеля.

29 сентября 1913 года немецкий изобретатель взошел на борт парохода «Дрезден», который направлялся из Антверпена в Лондон. Как следует из свидетельских показаний инженеров Георга Грейса и Альфреда Люкмана, находившихся с Дизелем на судне, он был в хорошем настроении, рассказывал о новых модификациях своего двигателя и о перспективах сотрудничества с англичанами. Вечером, после ужина в кают-компании Рудольф Дизель спустился в свою каюту и больше его никто никогда не видел. Тайна исчезновения не раскрыта до сих пор. Кто‑то предполагает, что произошел несчастный случай, кто‑то считает, что выдающийся инженер покончил с собой из‑за финансовых трудностей. Не исключено, что это было убийство по заказу кого‑то из магнатов, или его устранили агенты тайной службы Германии, чтобы он не передал свои открытия английским властям — все‑таки предчувствие Первой Мировой войны тогда ощущалось явственно.

Как бы там ни было, в германской полиции Рудольф Дизель и по настоящее время числится как пропавший без вести.

Высочайшая честь

Еще при жизни немецкого изобретателя в России на заводе «Людвиг Нобель» в период с 1903 года по 1911 год были построены дизели для 43 теплоходов. Впоследствии в 1920‑х годах это предприятие будет названо «Русский Дизель». Со временем Рудольф Дизель будет удостоен высочайшей для ученого чести: его изобретение — поршневой двигатель внутреннего сгорания — назовут его именем и будут писать с маленькой буквы.

  • О ТЭК
  • Продукты и услуги
  • Мероприятия
  • О нас
  • Контакты

Частичная или полная перепечатка материалов возможна только с письменного разрешения
ЦДУ ТЭК – филиал ФГБУ «РЭА» Минэнерго России
Все права защищены и охраняются законом. © 2002-2021 ФГБУ «РЭА» Минэнерго
(ЦДУ ТЭК – филиал ФГБУ «РЭА» Минэнерго России) +7 (495) 950-86-09

История дизельных двигателей: технологии, покорившие мир

От изобретения дизельного двигателя до современных систем непосредственного впрыска Bosch Common Rail

Для технического прорыва понадобилось всего 13 страниц – на них Рудольф Дизель изобразил и описал двигатель, названный впоследствии его именем. Патент на изобретение под номером 67207 был выдан Имперским патентным ведомством Германии 120 лет назад. Именно тогда, 23 февраля 1893 года, началась история, результатом которой стали миллионы легковых автомобилей, грузовиков и кораблей, работающих на дизельных двигателях сегодня. К сожалению, сам г-н Дизель не дожил до всемирного успеха своего детища: он умер во время морского путешествия 29 сентября 1913 года – ровно сто лет назад.

Секрет успеха его разработки заключался в самовоспламенении топливной смеси – именно это свойство остается ключевым в дизельном двигателе и сегодня. В конструкции Рудольфа Дизеля воздушно-топливная смесь была сжата в соотношении 20:1, что создавало условия для самовоспламенения. В результате эффективность агрегата значительно возросла. Когда Дизель начинал работу над своим двигателем, эффективность бензиновых моделей достигала всего 12%, а газовых – 17%. При этом даже первый прототип изобретателя демонстрировал 25% эффективности.

Дизельные двигатели выходят на рынок: от Mercedes-Benz 260 D до Golf GTD

Уже в 20-х годах прошлого века автомобильные эксперты пророчили дизельному двигателю большое будущее. Однако ждать наступления этого «золотого времени» пришлось не один год. Первый грузовой автомобиль с дизельным двигателем был выпущен в Германии в 1924 году, и только в 1929 году американский производитель двигателей Cummins в качестве эксперимента использовал дизельный двигатель в легковом автомобиле. Первой серийной легковой моделью, работающей на дизеле, стал Mercedes-Benz 260 D, вышедший в 1936 году. Однако понадобилась еще четверть века, чтобы водители перестали воспринимать дизели как медленные, скучные, шумные и грязные моторы.

Впрочем, со временем отношение потребителей изменилось. После Второй мировой войны дизельные авто стали постепенно завоевывать рынок. А появление в 1975 году автомобиля VW Golf Diesel произвело настоящий фурор. Этот компактный хэтчбек стал первой компактной моделью, оснащенной высокооборотным дизельным двигателем. При этом топливные насосы распределительного типа от Bosch обеспечивали автомобилю еще и высокую экономичность. Версия Golf GTD с турбонаддувом и, соответственно, повышенной производительностью, вошла в историю как первый спортивный дизельный легковой автомобиль. На волне такого успеха все ведущие автопроизводители Европы наладили выпуск моделей среднего и гольф-класса, оснащённых дизельными двигателями.

Читать еще:  Горит индикатор проверить двигатель что это

Рубеж в 1000 бар: повышение давления впрыска увеличивает производительность

Завоевав класс компактных автомобилей, дизельная технология продолжила покорение автопрома. Постепенно повышалось давление, а непосредственный впрыск заменил конструкцию с разделёнными камерами сгорания. В 1989 году в автомобиле Audi 100 TDI дебютировал первый аксиально-плунжерный топливный насос высокого давления распределительного типа для непосредственного впрыска дизельного топлива. По новой технологии Bosch топливо под давлением около 1000 бар подавалось непосредственно в цилиндр, что обеспечивало эффективное сгорание. В результате повышалась мощность двигателя, а расход топлива и уровень выбросов снижались. Спустя сто лет после изобретения дизельного двигателя Bosch совершил технический прорыв.

В конце 1990-х годов компания поставляла на рынок несколько разновидностей систем непосредственного впрыска, которые включали в себя радиально-поршневой распределительный насос, технологию с насос-форсунками, систему Common Rail. Уже первые модели были рассчитаны на работу при давлении около 1500 бар, а последующие поколения поддерживали 2000 бар и выше.

Система Common Rail со временем стала доминирующей технологией, что во многом связано с ее тихой и эффективной работой. Особенность системы заключается в том, что топливо подается во все цилиндры при постоянном давлении. Пиковое давление в таких системах ниже, чем при использовании технологии насос-форсунка (где показатели могут достигать значений гораздо более 2000 бар и обеспечивать низкий расход топлива), однако стабильно высокое давление, при котором топливо хранится в общем распределителе, позволяет осуществлять до восьми впрысков за один цикл. Возможность делать предварительные и дополнительные впрыски позволяет двигателю работать тише, а также сокращает уровень выбросов. Таким образом, система Common Rail позволяет снизить вредное воздействие на окружающую среду.

Каждый второй новый автомобиль в Германии – дизельный

Сегодня уже нет сомнения, что дизель предоставляет мощность и динамику, соответствующую или даже превосходящую другие типы двигателей. Благодаря турбокомпрессорам с изменяемой геометрией турбины, которые сейчас являются стандартом, современные дизельные двигатели демонстрируют высокий крутящий момент даже на низких оборотах. Распространенное мнение о том, что дизельные двигатели – это грязь и шум, давно осталось в прошлом. Современные транспортные средства, работающие на дизеле, тихие и экономичные. Системы обработки выхлопных газов, подобные Denoxtronic, дополнительно сокращают выбросы оксидов азота, позволяя соответствовать даже самым строгим стандартам, таким как Euro-6. Дизельный двигатель проделал путь от диковинки и статуса рабочей лошадки до повсеместного использования. Если в 1997 году только 22% автомобилей, проданных в Западной Европе, были дизельными, то сегодня эта цифра составляет около 50%. Даже учитывая активное развитие альтернативных силовых агрегатов, перспективы дизельных двигателей по-прежнему велики. Уже сейчас из Франкфурта в Рим можно доехать на одном баке, а уровень выбросов СО2 составит всего 100 г/км. Кроме того, дизельные двигатели могут быть объединены с электрическими компонентами для создания гибридного привода. Такой подход уже реализован в современных автомобилях Peugeot 3008_Hybrid4 и Volvo V60.

Конечно, Рудольф Дизель даже не мечтал ни о чем подобном, когда впервые собрал свой двигатель в 1897 году. Однако запись в дневнике изобретателя свидетельствует, что он высоко оценивал потенциал своего детища: «После долгих лет напряженных усилий и преодоления невообразимых трудностей, мне наконец-то удалось создать машину, воплощающую мою задумку. Это плавно работающий, очень простой и удобный в эксплуатации механизм, результаты работы которого превосходят все разработки, сделанные ранее». С мнением Рудольфа Дизеля и сегодня согласны миллионы водителей во всем мире.

В каком году создали дизельный двигатель

Дизельный двигатель имеет долгую историю, которая тесно переплелась с экономическими и финансовыми отношениями во всем мире. Считается, что дизельный двигатель или «Дизель-мотор», был изобретен Рудольфом Дизелем (1858-1913), хотя это и не совсем так. Немецкий инженер развил идею дизельного двигателя и выработал принципы его работы. Его концепция двигателя заключалась в сильном сжатии воздуха до степени, когда температура внутри цилиндра начинала повышаться чрезвычайно. В дальнейшем происходило возгорание топливо-воздушной смеси, заставлявшее поршень двигаться вниз, и необходимость последующего зажигания отпадала. Развитие промышленности на момент изобретения Дизелем своей машины отчаянно требовало нового типа силовых агрегатов, поскольку паровые машины того времени имели весьма низкий КПД, не превосходящий 12%.

23 февраля 1983 года в Имперском Патентном Бюро Дизелю был выдан патент №. 67207 «О разработке метода и конструкции двигателя внутреннего сгорания … нового, эффективного теплового двигателя». Вооружившись контрактами промышленников, Дизель начал работу над производством функционального образца своего двигателя. В 1893 году он был создан и показал удивительный по тем временам Коэффициент полезного действия – 26%. Уже в Феврале 1897 года инженер сконструировал и собрал первый дизельный двигатель, пригодный для практического применения. Сообщается, что его КПД составил невероятные даже сегодня 75%. Примечательно, что этот мотор работал на арахисовом масле и, по словам самого конструктора, прекрасно подошел бы для владельцев небольших компаний, а также фермеров, поскольку он использовал экономичное топливо, полученное из биомассы. Именно Дизель придумал использование растительного сырья для производства биотоплива, которое сегодня стало в умах многих панацеей для дизельных моторов.

Дизельные двигатели начала 20-го века были весьма велики по размерам и массе, что на то время определило область их использования – морские суда и тяжелая промышленность. Затем дизели были взяты на вооружение подводных лодок и прочих более мелких транспортных средств, постепенно начиная завоевывать популярность публики.

Смерть Рудольфа Дизеля, случившаяся в 1913 году, окутана тайной. Инженер в прямом смысле слова исчез, и до сих пор никто не знает, умер ли он своей или насильственной смертью. По одной из версий, он был убит в результате политических разногласий с «сильными мира» того времени, а также огромных знаний, которыми обладал ученый, не желавший ни с кем делиться. Другая теория говорит о том, что Дизель совершил самоубийство, оказавшись в катастрофических долгах. Существует и третья версия, согласно которой в смерти Дизеля повинны некоторые нефтяные магнаты того времени. Поскольку инженер изобрел по настоящему революционный двигатель внутреннего сгорания, работавший на более дешевом и чистом биотопливе, это стало причиной недовольства владельцев нефтяных бизнесов того времени. В подтверждение этой теории используется фраза, однажды сказанная Дизелем: «Использование растительных масел в качестве топлива сегодня может показаться немыслимым. Однако со временем такие масла могут стать такими же определяющими, как бензин и тяжелые нефтяные фракции».

В истории изобретения дизельной технологии есть еще одна глава, о которой традиционно предпочитают умалчивать. Дело в том, что параллельно и независимо от Дизеля работу над новым мотором вел молодой русский инженер Густав Тринклер. Всего через год после строительства первого мотора Дизеля он показал свой двигатель высокого давления – «Тринклер-мотор», который, и это не секрет, был эффективнее, совершеннее и перспективнее мотора Дизеля. Тем не менее, ему не суждено было стать «трендом», главным образом благодаря крупным инвесторам, уже вложившим немалые средства в изобретение Дизеля и оказавшим давление на руководство Путиловского завода, начавшего производство «Тринклер-мотора».

Только в 20-х годах прошлого века дизельные моторы уменьшились до размеров, достаточно небольших, чтобы использоваться на наземном транспорте. В 1923 году на выставке Berlin Motor Fair был показан первый дизельный грузовик, но первый легковой автомобиль появился лишь в 1936-м. Это была модель Type 260D от Mercedes Benz.

Автомобилисты Соединенных Штатом по-настоящему оценили преимущество дизельных моторов только в конце 70-х годов 20-го века, ощутив на себе последствия нефтяного кризиса 1973-78 годов. Американцы начали покупать дизеля таких иностранных производителей, как Peugeot, Mercedes Benz, Isuzu, Volkswagen, Audi, Volvo и Datsun, а первым производителем собственных дизельных машин в Штатах стал концерн General Motors, к концу 70-х продававший более 60% своих автомобилей и грузовиков в дизельном исполнении. Тем не менее, когда к середине 80-х годов цены на бензин полностью стабилизировались, американцы благополучно забыли о существовании дизельных моторов. В 1985 году с конвейеров GM сошла последняя дизельная машина.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector