MERCEDES: Человек и его мотор

Autocentre null
Autocentre
Feb 16, 2004 12:00 AM

Сегодня, когда Западную Европу охватил бум дизельных автомобилей, вспомним человека, подарившего миру их «сердце».

Opel ECO Speedster c 1,3-литровым дизельным мотором CDTI побил 17 мировых рекордов (2003 г.) Рекордный Opel Diesel GT c мотором 2,1 л. (1972 г.) Рудольф Дизель Современный дизельный мотор Opel с системой Сommon Rail Первый дизельный мотор для грузовика Benz 5K3 (1923 г.)

Сегодня, когда Западную Европу охватил бум дизельных автомобилей, вспомним человека, подарившего миру их «сердце».

Будущий создатель революционного мотора появился на свет в Париже, о чем в книге учета рождений префектуры VI округа свидетельствует запись: «Рудольф Дизель Кристиан Шарль родился в квартире своих родителей в доме 38 по улице Нотр-Дам де Назарет 18 марта 1858 года».

Семья переплетчика Теодора Дизеля жила так же, как и тысячи других парижских семей. Тогда никто не вспоминал, что переплетчик Дизель – немец. Вспомнили об этом в 1870 году: началась франко-прусская война, и страну захлестнула волна шовинизма. Семья Дизеля переехала в Англию, а через несколько месяцев отец уговорил Рудольфа переехать к дяде в немецкий Аугсбург.

Первые успехи

В 1873 году Дизель блестяще окончил Аугсбургское училище и поступил в местную политехническую школу. Таланты юноши не остались незамеченными, и по результатам собеседования осенью 1875 года Рудольф был принят в более престижную школу в Мюнхене. Именно в это время Дизель задумался о создании принципиально нового теплового двигателя. Однако прежде следовало прочно стать на ноги, поэтому в 1878 году он принял предложение возглавить завод акционерного общества Le refrigerateur («Холодильник») в Париже, где и проработал 12 лет. Параллельно он продолжал проводить теоретические и экспериментальные исследования в области двигателей, работающих на тяжелом топливе. В 1890 году Рудольф, став членом правления Акционерного общества холодильных машин, перебрался в Берлин. Глава фирмы профессор Линде весьма заинтересовался работами своего бывшего ученика и пообещал оказать ему необходимую поддержку.

От идеи к реальности

28 февраля 1892 года идея Рудольфа Дизеля воплотилась в патент под названием «Рабочий процесс и способ выполнения одноцилиндрового и многоцилиндрового двигателей». Через год после получения патента теоретическая часть работы Дизеля была изложена им в брошюре «Теория и конструкция рационального теплового двигателя, призванного заменить паровую машину и другие существующие в настоящее время двигатели». В таком моторе, считал Дизель, повышение температуры расширяющейся газовой смеси должно производиться не только в результате сгорания топлива, но и до начала этого процесса – путем предварительного сжатия чистого воздуха в цилиндре. Как и бензиновые двигатели Отто, мотор Дизеля должен был работать по четырехтактному циклу. Однако бензиновые силовые агрегаты всасывали не чистый воздух, а рабочую смесь воздуха и паров горючего, что из-за вероятности преждевременного воспламенения смеси не позволяло достигать высоких степеней сжатия. Чистый воздух, всасываемый в двигатель, можно было сжимать до любой технически осуществимой степени. Если в двигателях Отто смесь зажигалась электрической искрой, то в двигателе Дизеля воздух, температура которого в результате сжатия достигала 700 – 800 градусов, сам воспламенял впрыскиваемое форсункой горючее. Дизель принимает решение о постройке экспериментального образца мотора на заводе в Аугсбурге, а в июле 1893 года он был уже готов к испытаниям.

В патенте предлагалось применить в качестве топлива мелкодисперсную угольную пыль, но на деле использовали керосин. Первоначально предполагалось получить давление в цилиндре на уровне 250 атм, но на деле же, начав с 18, после ряда доработок Дизель сумел довести его до 34 атм. Впрочем, давление было не единственной проблемой. Вопреки ожиданиям ученого, сгорание впрыскиваемого топлива происходило очень быстро, в связи с чем давление и температура в цилиндре резко росли. Двигатель едва не взорвался, а в ходе одного из экспериментов разлетелся на части индикатор давления, чуть не лишив изобретателя жизни. На изготовление усовершенствованного образца ушло пять месяцев. В ходе испытаний 17 февраля 1894 года второй опытный двигатель Дизеля проработал в течение одной минуты, сделав 88 оборотов. К осени удалось получить диаграмму работы двигателя, полностью подтверждающую теорию.

Второй опытный экземпляр мотора, нуждавшийся в дальнейшей доводке, отправили в Австрию на один из заводов Круппа, а в Аугсбурге приступили к изготовлению очередного образца.

Многие европейские фирмы проявили заинтересованность в изобретении. Первой патент приобрела германская фирма «Братья Карель», затем во Франции было создано акционерное общество «Дизель». Причем по-настоящему работоспособного мотора тогда еще не было!

Только в начале 1895 года были завершены работы по созданию третьего опытного экземпляра, содержавшего все основные элементы будущего мотора. 1 мая 1895 года двигатель непрерывно проработал 30 минут, а в конце июня были произведены первые опыты с работой под нагрузкой. В декабре 1896 года был изготовлен первый «большой» двигатель мощностью 20 л. с., который мог использоваться в промышленности. Давление в цилиндре достигало 35 атм, а температура воздуха в конце цикла сжатия 700 – 800 градусов Цельсия. В качестве топлива применялся керосин, впрыскивавшийся топливным насосом через форсунку. Размеры цилиндра впечатляли: его диаметр составлял 250 мм, а ход поршня – 400 мм. В то время как КПД лучших паровых машин составлял не более 15%, у еще несовершенного мотора он был на уровне 34%.

Лицензии на производство двигателей Дизеля шли нарасхват. На Всемирной выставке в Париже в 1900 году моторы Дизеля получили высшую награду – Гран-при.

Нет места для пророка…

Угольные магнаты Рура и злопыхатели из инженерной среды были против широкого внедрения дизельных моторов. Чтобы как-то обосновать свою позицию, немецкое инженерное сообщество сделало упор на различиях между содержанием патентов Дизеля и реальными конструкторскими решениями, которые были воплощены в моторе. И формально критики были правы: ни идея использования угольной пыли в качестве топлива, ни изотермическое управляемое сжигание так и не были воплощены. К травле подключились и изобретатели, полагавшие, что Дизель украл их идеи. Дошло до того, что ему пришлось заплатить 20 тысяч марок в качестве отступных трем немецким инженерам: Э. Капитену, Ю. Зонляйну и О. Келлеру. Но Общество германских инженеров не унималось. В 1904 году на своем ежегодном съезде оно демонстративно присудило «турбинистам» французу Лавалю и англичанину Парсонсу высшую награду – медаль Грастгофа. Иностранцы чрезвычайно редко удостаивались этой награды, а немец Рудольф Дизель так и не стал ее обладателем. Между тем, редкостные по ожесточенности нападки не прекращались.

Столкнувшись с недоброжелательным отношением в Германии, Дизель постарался наладить связи с зарубежными промышленниками. И здесь ему повезло больше: во Франции, Швейцарии, Австрии, Бельгии, России и Америке он встретил куда более радушный прием, чем на исторической родине.

В 1908 году Дизель разработал первый экспериментальный мотор для автомобиля. Установленный на грузовике, он прошел цикл испытаний, завершившихся неудачей. Стремление довести размеры и массу дизеля до характеристик бензинового аналога негативно сказалось на его надежности. Вложив много сил и душевной энергии в работу над малогабаритным дизельным мотором, изобретатель был вынужден отступить.

Тайна Северного моря

Впрочем, несмотря на эту неудачу, технический талант Дизеля был наконец признан и правящими кругами Германии. В присутствии кайзера Вильгельма II изобретателю был вручен диплом о присвоении ему почетного звания доктора-инженера. Заинтересованный в новых средствах вооружения, монарх решил привлечь Дизеля к созданию новейшего секретного оружия – огнемета, идею разработки которого высказал профессор Фидлер. Параллельно с работой над зажигательными смесями Рудольф продолжал совершенствовать конструкцию реверсивного судового четырехтактного мотора и добился положительного результата. Наибольший интерес новинка вызвала в Великобритании, традиционно считавшейся «владычицей морей». В августе 1913 года Дизель получил приглашение посетить туманный Альбион. Вероятно, немецкие спецслужбы сочли поездку изобретателя, занимавшегося важными военными исследованиями, в страну «вероятного противника» нежелательной. Однако отменить ее были не в силах. Вечером 29 сентября 1913 года лайнер «Дрезден» покинул гавань Антверпена, увозя на палубе Рудольфа Дизеля. В 11 часов вечера, поужинав в ресторане, изобретатель пожелал своим спутникам спокойной ночи и отправился в свою каюту. Утром она оказалась пустой. Поиски на судне ничего не дали. Пресса получила великолепный повод для всевозможных спекуляций вокруг происшествия. Выдвигались разные версии: убийство, самоубийство, минутное помешательство… Но истинная причина гибели великого изобретателя навсегда осталась тайной.

 Эволюция дизельного мотора

Mercedes-Benz 260 D (1936 г.) Mercedes-Benz 5К3 (1923 г.)1892: рождение идеи

Рудольф Дизель получил патент на «мотор с зажиганием от сжатия». Несколько лет спустя был создан работоспособный двигатель. Слишком большой по размерам, он мог использоваться либо как стационарный, либо в качестве силового агрегата для корабля. Незадолго до своей смерти в 1913 году Дизель писал: «Автомобильный двигатель скоро появится, и тогда я буду считать работу моей жизни законченной».

1909: техническая основа

Инженер Проспер Леранж (Prosper L’Orange), работавший на заводе Benz & Cie. В Мангейме, продолжил работы Дизеля по созданию компактного двигателя для автомобиля. В 1909 году Леранж изобрел и запатентовал дизельный мотор с предкамерой. Леранжу также принадлежит разработка конусообразной предкамеры, форсунки с игольчатым клапаном и насос-форсунки.

1923: первый дизельный грузовик

С конвейера завода в Мангейме сошел Benz 5К3, первый в мире дизельный грузовик. 5-тонная машина была оснащена 4-цилиндровым 8,8-литровым мотором с предкамерой, который развивал от 45 до 50 л. с. при 1000 об/мин. Примерно в это же время инженеры Daimler-Motoren-Gesellschaft разработали равный по мощности атмосферный дизель, a специалисты Maschinenfabrik Augsburg-Nurnberg (MAN) представили мотор с прямым впрыском. Таким образом на рынке появилось сразу три типа дизелей.

1936: дизель для «легковушки»

В 1936 году был представлен Mercedes-Benz 260 D – первый серийный легковой автомобиль с дизельным мотором. Четырехцилиндровый мотор с предкамерой развивал 45 л. с. при 3200 об/мин и был оснащен насос-форсункой Bosch. Благодаря низкому расходу топлива (9 л/100 км) – на 4 л меньше, чем у бензиновой версии с аналогичным объемом двигателя, 260 D был очень популярен у таксистов.

Mercedes-Benz C111-III (1978 г.)1978: рекордсмен

30 апреля 1978 года экспериментальный Mercedes-Benz C111-III установил 9 мировых рекордов скорости в своем классе на трассе Нардо в Италии. В 12-часовом заезде автомобиль показал среднюю скорость 315 км/ч, причем средний расход топлива составил 16 л на 100 км, что также можно считать рекордом. Mercedes-Benz C111-III был оснащен серийным 3,0-литровым 5-цилиндровым мотором с турбонагнетателем и интеркулером. Он развивал мощность 230 л. с., а крутящий момент достигал 402 Нм.

1997: Common Rail

Компании Bosch и Daimler-Benz разработали систему впрыска топлива Common Rail direct injection (CDI) для дизельных моторов. СDI поддерживает постоянное высокое давление топлива в едином топливопроводе. Через трубопроводы топливо поступает к электромеханическим форсункам. Преимущества системы Common Rail – экономичность, экологичность и низкий уровень шума.

Сергей Иванов
Фото DaimlerChrysler и Opel

Завантаження...