Здравствуй, дизель!

Дизелисты могут считать 2008 год трижды юбилейным. 18 марта 1858 года в Париже родился изобретатель Рудольф Дизель. Он прожил 55 лет, 29 сентября 1913 года исчез при невыясненных до сих пор обстоятельствах. 23 февраля 1893 года он получил патент на четырехтактный двигатель внутреннего сгорания с воспламенением топлива от сжатия – прообраз будущего дизеля. Пять лет спустя был запатентован уже сам двигатель, названный в честь изобретателя… Но обо всем по порядку.

От теории к практике

Дизель родился в немецкой семье, эмигрировавшей во Францию. Окончив с отличием школу, поступил в Мюнхенский технический институт, где в 1880 году получил степень доктора. Там же он познакомился с профессором Карлом фон Линде, который занимался проблемами тепловых двигателей – в те времена еще в основном паровых, а также только появившихся моторов внутреннего сгорания. Дизеля увлекли именно вторые. Самой большой проблемой инженеров и изобретателей того времени являлось зажигание – не было ни свечей, ни катушек, ни даже магнето. Рабочую смесь в камере сгорания поджигали разными устройствами от огнеопасных калильных трубок Даймлера до катушки Румкорфа, питаемой от гальванического элемента. Все эти приспособления, а также их вариации работали по одному принципу – топливо воспламенялось от внешнего источника зажигания и никто не мог предложить ничего альтернативного. Никто, кроме Рудольфа Дизеля. Его идея была поистине революционной – топливо в цилиндре воспламенять от воздуха, нагретого сильным сжатием. Это было оформлено как патент № 67207, полученный Дизелем в 1893 году, но еще пять лет ушло на то, чтобы построить работоспособный мотор.

Он был очень далек не только от современного дизеля, но и от дизельного двигателя вообще. Аппарат высотой почти 3 метра имел всего один цилиндр диаметром 250 мм, ход поршня равнялся 400 мм, а развиваемая им мощность едва дотягивала до 20 л.с. при 172 об/мин. Работал он по четырехтактному принципу. В первый ход поршня в цилиндр всасывался воздух, во второй он сжимался до 30 атмосфер и нагревался при этом до 600 градусов. В конце второго такта через форсунки впрыскивалось топливо, которое воспламенялось от температуры и толкалопоршень — это уже третий, рабочий такт цикла. Во время четвертого такта поршень вытеснял продукты сгорания из цилиндра. Работал первый «дизель» на керосине, который подавался под давлением от огромного компрессора, но все равно необходимое для воспламенения сжатие было слабоватым.

Твердая уверенность

Несмотря на все недостатки, двигатель Дизеля оказался в два раза эффективнее паровой машины. В 1900 году за свой мотор инженер получил Гран-при Всемирной выставки в Париже. В последующие годы Дизель совершенствовал свое изобретение – в начале ХХ века стационарные силовые установки успешно работали в промышленности, на электростанциях и в качестве судовых двигателей. После успеха с самовоспламеняющимся двигателем на изобретателя обрушилась лавина предложений о лицензионном производстве дизелей. В один момент Рудольф Дизель превратился в миллионера, продав за пять лет сто сорок один патент.

Но понадобилось еще несколько лет, чтобы его двигатель занял место под капотом автомобиля. Увы, изобретатель своими глазами этого не увидел. Рудольф Дизель таинственно исчез в 1913 году. Отплыв на британском судне из Антверпена в Лондон, он так и не прибыл в конечный пункт путешествия, исчезнув с борта парохода в ночь с 29 на 30 сентября. Через несколько дней рыбаки выловили тело человека, похожего на Дизеля, но из суеверных соображений якобы выбросили его обратно в воду! Основной причиной такого развития событий принято считать происки германских спецслужб – Рудольф Дизель направлялся на переговоры о сотрудничестве с англичанами, что в преддверии войны было немцам явно невыгодно.

Сам Дизель писал незадолго до своей смерти: «Твердо уверен в появлении автомобильного двигателя, и тогда я смогу считать свою жизнь состоявшейся». Он сам и его соратники делали для этого все возможное, но процесс адаптации дизельного мотора к автомобилю растянулся на долгие годы. Еще в 1909 году инженер Проспер Л’Оранж изобрел для дизельных моторов форкамеру, в которую впрыскивалось топливо. Это заметно увеличило коэффициент полезного действия, но оставались и другие проблемы, решение которых прервала начавшаяся Первая мировая война.

Десять по пять

Главным препятствием оставался тот самый дополнительный компрессор – он отличался большим размером и не мог работать на больших оборотах. В 1922 году эту проблему решил немецкий инженер Роберт Бош, сконструировавший топливный насос высокого давления. Вместо громоздкого компрессора он применил для нагнетания и впрыска топлива компактную гидравлическую систему, что существенно увеличило обороты. Она и позволила начать серийное производство автомобилей с дизельными моторами. Весьма интересен тот факт, что топливный насос для дизеля на фирме Bosch начали делать, используя многолетний опыт по изготовлению смазочных насосов, так как принцип действия у них практически один – подавать под давлением в нужное место точно отмеренный объем жидкости.

В начале 1923 года компания Benz & Cie изготовила десять дизельных 4-цилиндровых двигателей типа OB2, которые снабжались топливной системой Bosch. Эти моторы установили на сверхтяжелые по тем временам пятитонные грузовики – так дизель и появился на автомобилях. Он развивал мощность всего 45–50 л.с. при 1000 об/мин, отличаясь при этом внушительными размерами: диаметр цилиндра – 125 мм, ход поршня – 180 мм.

Испытания грузовиков показали работоспособность двигателя, а также их значительную экономичность – на целых 25% по сравнению с бензиновым мотором. Еще несколько лет было потрачено на доводку самых ответственных и одновременно самых слабых звеньев – систем впрыска. Только в 1927 году фирма Bosch изготовила первый топливный насос высокого давления, который соответствовал всем требованиям. С тех пор она стала выпускать для производителей дизельных моторов насосы высокого давления, а также форсунки. Направление развивалось стремительно. Если в 1928 году сделали тысячный ТНВД, то уже в 1934-м на заводе отмечали выпуск стотысячного насоса. Еще два года спустя дизель появился и на легковом автомобиле – им стал серийно выпускавшийся Mercedes-Benz 260D. Ну а затем дизель завоевал весь мир.