Главное отличие дизеля от бензиновых агрегатов состоит в том, что горючая смесь образуется уже внутри цилиндра, а бензиновый двигатель получает такую заранее готовую смесь снаружи. Вторым существенным отличием является принцип воспламенения топливовоздушной смеси. Бензиновый агрегат имеет систему зажигания и свечи, а в дизельном происходит самовоспламенение смеси от сжатия.
История создания «дизеля»
Дизельный двигатель является сегодня одним из наиболее распространенных типов ДВС внутреннего сгорания. Создание такого мотора принадлежит талантливому немецкому инженеру Рудольфу Дизелю, чьим именем сегодня общепринято называть хорошо известный силовой агрегат. До Рудольфа Дизеля идеи создать силовую установку с подобным принципом работы выдвигались еще одним инженером по имени Экройд Стюард, но патент в конечном итоге получил именно Дизель.
Рудольф Дизель активно работал над тем, чтобы повысить КПД двигателя внутреннего сгорания. 1890-й год стал отправной точкой, когда Дизель выдвинул свою особую теорию об «экономичном термическом двигателе». Теория основывалась на изобретении мотора с принципом воспламенения топливной смеси от высокого сжатия в цилиндрах. Первый патент на такое изобретение инженер получил в 1893 году. Изначально Дизель планировал использовать каменноугольную пыль в качестве основного топлива, но быстро отказался от такой идеи по причине ряда существенных сложностей. Далее было решено применить более подходящие на роль горючего тяжелые нефтяные фракции.
Первый образец дизельного ДВС был готов к испытаниям в 1893 году. Успеха такие испытания на данном этапе разработок двигателю не принесли, а сам Рудольф Дизель побывал даже на волосок от смерти из-за аварии в ходе одного из экспериментов. Но талантливого инженера это не остановило.
Дизель сконструировал еще несколько более совершенных моделей в последующие несколько лет. Эти образцы в качестве топлива использовали мазут и керосин. Главные недостатки первых ранних разработок и опытных образцов были учтены. В 1897 году Рудольф Дизель предложил полностью рабочую конструкцию, в которой топливо вполне успешно воспламенялось не от искры, а от сжатия. Первый дизельный двигатель создали на предприятии в Аугсбурге. Высота агрегата находилась на отметке в 3 метра, мотор имел 1 цилиндр диаметром 250 миллиметров и развивал 172 об/мин. Мощность такой установки составляла около 19-20 л. с. Двигатель потреблял 258 грамм топлива на 1 л/с. в час. Дизельный двигатель представили широкой публике в 1898 году, а сам агрегат моментально произвел впечатление и имел большой успех среди промышленников.
Рудольф Дизель прославился и начал активно продавать лицензии на производство своего двигателя крупным заводам, сильно разбогател на этом и прекратил дальнейшие разработки.
Стоит отдельно добавить, что покупатели патента на производство такого двигателя не учли ряда сложностей, связанных с массовым выпуском установки Дизеля. Для изготовления Дизель-моторов была необходима высокая точность в процессе производства деталей, требовалась повышенная жаропрочность материалов и т.д. Все это оказалось крайне дорого и сложно для заводов того времени, а дизельный двигатель выпускался только ограниченными мелкими партиями.
Параллельное развитие: Тринклер-мотор
Обособленную версию ДВС, основанную на аналогичном принципе воспламенения от сжатия, предложил в России человек по имени Густав Васильевич Тринклер. Конструктор работал на Путиловском заводе в городе Санкт-Петербург. В 1898 году, всего на один год позже Дизеля, инженер построил свой собственный нефтяной двигатель высокого давления.
Главной особенностью конструкции Тринклера стало использование бескомпрессорного распыления. Двигатель имел гидравлическую систему для нагнетания и последующего впрыска топлива, раскручивался до более высоких оборотов сравнительно с конструкцией Дизеля. Это сделало возможным использование сырой нефти в качестве основного источника топлива.
Полученный агрегат Тринклера имел высокую степень сжатия, смесь с легкостью воспламенялась самостоятельно, а сам двигатель был конструктивно проще, надежнее, перспективнее и являлся в то время наиболее оптимальным вариантом по показателям топливной экономичности.
Хотя двигатель Густава Тринклера был значительно совершеннее агрегата Рудольфа Дизеля по многим характеристикам, но богатые промышленники, которые ранее уже приобрели лицензию на производство моторов у Дизеля, не могли с этим согласиться. Существенное давление с их стороны вынудило окончательно прекратить все разработки Тринклер-мотора в 1902 году.
Появление «русского дизеля»
В 1898 г. промышленник Эммануэль Нобель приобрел лицензию на двигатель внутреннего сгорания у Рудольфа Дизеля. Именно данный факт и послужил главной причиной для остановки работ над Тринклер-мотором. Двигатель Дизеля переработали, что позволило ему работать на нефти, а не использовать в качестве топлива керосин. В 1899 году первые дизели массового производства начал изготавливать механический завод «Людвиг Нобель», который был расположен в Петербурге. После того, как мотор представили в Европе, конструкцию стали называть «русский дизель».
Дальнейшее развитие
Талантливый инженер из России по фамилии Аршаулов первым сконструировал и применил на дизельном ДВС топливный насос высокого давления (ТНВД). Изделие отличалось оригинальной конструкцией, главной особенностью которой являлся привод от сжимаемого в цилиндре воздуха, который взаимодействовал с форсункой бескомпрессорного типа.
Дизельные системы впрыска топлива с воздушным компрессором не позволяли применять такие агрегаты там, где были необходимы высокооборотистые силовые установки. Дизельные ДВС такого типа в то время имели невысокую скорость вращения, воздушный компрессор для топливного впрыска также характеризовался большим весом и габаритами, так что о применении первых массовых дизельных двигателей на автомобилях не могло быть и речи. На автомашинах и других видах техники полностью доминировал бензиновый карбюраторный силовой агрегат.
Триумф Роберта Боша
Все изменилось в 20-е годы XX века, которые стали переломным моментом в истории становления дизельного мотора. Талантливый немецкий инженер по имени Роберт Бош значительно усовершенствовал встроенный топливный насос высокого давления дизельного двигателя. Предложенное им устройство активно применяется в основе современных дизельных ДВС до сегодняшнего дня. Роберту Бошу также принадлежит существенная доработка бескомпрессорной форсунки для дизеля. Все эти новшества позволили мотору стать высокооборотистым и постепенно набрать большую популярность.
Мощные дизели стали активно устанавливать на тяжелую технику и частично на общественный транспорт, но тогда дизель все еще не мог составить настоящей конкуренции карбюраторным двигателям на бензине применительно к легковым авто. Это произошло по экономическим причинам, главной из которых являлась повышенная сложность конструкции дизельных ДВС, особенности обслуживания и дороговизна производства. Основными областями применения дизеля традиционно оставались судостроение, железная дорога и спецтехника.
Рост популярности: дизель на гражданских авто
На пассажирских легковых и компактных грузовых авто дизели появились только в 50-х годах, а в 60-х такой агрегат становится главной движущей силой на дороге для автобусов, фургонов, тяжелых автомобилей с различной грузоподъемностью и т. д.
В 70-е годы произошел один из первых резких скачков цен на топливо, после чего перспективному дизелю постоянно уделяется максимум внимания со стороны мировых производителей бюджетных пассажирских авто и автомобилей среднего класса. В последующие годы дизельный мотор практически полностью и окончательно вытесняет бензиновые ДВС из области производства грузовиков.
На тот момент дизели уже могут похвастать завидной долговечностью, надежностью, высокой отдачей и экономичностью сравнительно с бензиновыми конкурентами. Не менее важным становится их намного более низкий уровень токсичных выбросов в атмосферу, что положительно сказывается на экологии.
Дизельный агрегат сегодня
Гиганты европейского автопрома, а также и другие крупнейшие производители автомобилей по всему миру сегодня имеют в своих рядах модели всех классов, которые оснащены дизельным ДВС. Активное развитие и внедрение в массы проходимых автомобилей SUV позволило тяговитому дизелю стать агрегатом №1 для таких востребованных гражданских машин.
Особенно полюбился дизель производителям авто из Японии и Южной Кореи, которые выпускают огромное количество дизельных внедорожников и легковушек по относительно доступной и вполне конкурентной цене. Дизель традиционно остается дороже бензинового аналога, но его выдающаяся топливная экономичность практически полностью стирает эту грань.
Дизельные двигатели в XXI веке существенно эволюционировали, получили сверхсовременные электронные системы управления двигателем и производительный турбонаддув. Так родился более привычный для нас сегодня турбодизель, который за последние 20 лет основательно потеснил бензиновые агрегаты на всех фронтах. Несмотря на многочисленные новшества и усовершенствования, главные составляющие элементы такого перспективного мотора неизменно уходят своими корнями в далекую эпоху великого инженера Рудольфа Дизеля.
