Немецкий конструктор создавший двигатель в котором топливо воспламенялось вследствие сжатия горючей
Обновлено: 30.04.2024
Рудольф Кристиан Карл Дизель родился в Париже в семье немецкого иммигранта Теодора Дизеля, который владел небольшой переплетной мастерской. Однако из-за Франко-Прусской войны семья покинула оккупированную немецкими войсками столицу Франции и переехала в Лондон. Позже 12-летнего Рудольфа отправили в немецкий университетский город Аугсбург к бездетным тете и дяде-профессору. Последний был буквально очарован смышленым мальчиком и позволил ему пользоваться своей обширной библиотекой. В 1871 году Рудольф поступил в Королевское Земское училище, где его дядя преподавал математику, которое с отличием закончил спустя два года. В 14 лет он написал родителям о том, что хочет стать инженером и намерен продолжать обучение, а в 1873 году поступил в Техническую Школу в Аугсбурге. Еще через два года он стал стипендиатом Королевского Баварского Политехнического института в Мюнхене вопреки родительскому мнению — домочадцы были против поступления и настаивали на том, чтобы юноша отправился работать.
Одним из университетских профессоров Рудольфа Дизеля был ученый и изобретатель Карл фон Линде, разработавший технологию охлаждения и разделения газов. Из-за болезни Дизель не смог выпуститься со своей группой и на год отправился в Швейцарию, где усердно практиковался в инженерном деле на предприятии Gebrüder Sulzer Maschinenfabrik (ныне гигант промышленного машиностроения Sulzer AG). В 1880-м он окончил институт с высшим баллом. Получив диплом, он вернулся в Париж и присоединился к профессору Линде в его работе над созданием морозильного производства. Годом позже Дизель это производство возглавил. В 1883 году, как и положено последовательному немцу, Рудольф Дизель женился, после чего продолжил сотрудничать с Линде и копить огромное количество французских и немецких патентов. В начале 1890-го Дизель с семьей переехал в Берлин, чтобы взять на себя управление отделом исследований и развития Линде. Поскольку, будучи сотрудником Линде, инженер не мог воспользоваться своими патентами в личных целях, он вышел за пределы области охлаждения и стал изучать пар. В ходе исследования температурной и топливной эффективности он собрал прототип двигателя, работавшего на парах аммиака. Во время испытаний машина взорвалась и едва не убила своего создателя.
Проведя несколько месяцев в больнице, Дизель вернулся к работе. С первых лекций у Линде он намеревался создать двигатель внутреннего сгорания, в основу работы которого лег бы цикл Карно. После нескольких лет проработки, в 1892 году, он посчитал, что теория сформирована и подал заявку на получение патента на «новый рациональный двигатель». Через год он получил патент под названием «Метод и аппарат для преобразования высокой температуры в работу». Дизель понимал, что порядка 90% энергии, доступной в топливе, в паровых двигателях тратится впустую. Ему требовался более убедительный КПД. В двигателе его разработки топливо впрыскивалось в камеру сгорания в момент максимального сжатия и возгоралось от высокой температуры, обеспеченной давлением. Директор Аугсбургского машиностроительного завода (с 1904 года MAN) Хейнрих фон Буз предоставил промышленную площадку для воплощения идей Дизеля. Разработка двигателя велась с 1893 по 1897 годы. Собственно, в 1897 году, на выставке в Политехническом музее в Мюнхене состоялся первый пуск рабочего прототипа двигателя. Его мощность составляла 20 лошадиных сил при 172 оборотах в минуту, КПД 26,2 % , весила установка пять тонн. Двигатель Дизеля существенно превосходил существующие силовые установки, благодаря чему сразу же нашёл применение и был оценён во многих странах. 1 января 1898 года Рудольф Дизель открыл собственный завод по производству дизельных двигателей. Через пять лет был построен первый корабль, оснащенный таким двигателем. В 1908 году появились первый локомотив и первый грузовик, оснащенный малым двигателем Дизеля.
Несмотря на инженерный успех, финансовое положение Рудольфа Дизеля было нестабильным, а финансовый кризис 1913 года и вовсе сделал изобретателя банкротом. Бедственное положение дел, а также подорванное здоровье, легли в основу одной из версий загадочной смерти Дизеля. 19 сентября 1913 года он сел на пароход, чтобы попасть в Лондон на открытие нового завода британской компании Consolidated Diesel Manufacturing Co, которая выпускала его двигатели. Вечером он отправился из салона в свою каюту и с тех пор его никто не видел. На следующий день бельгийские рыбаки выловили тело хорошо одетого мужчины, сняли с него перстни и отправили обратно в воду из-за начавшейся бури. Сын Дизеля опознал в кольцах отцовские драгоценности. В 1978 году Дизель был введен в Автомобильный зал славы.
Двигатель внутреннего сгорания был изобретен в 1860 г. французским механиком Э. Ленуаром. Свое название он получил из-за того, что топливо в нем сжигалось не снаружи, а внутри цилиндра двигателя. Аппарат Ленуара имел несовершенную конструкцию, низкий КПД (около3%) и через несколько лет был вытеснен более совершенными двигателями. Наибольшее распространение среди них получил четырех тактовый двигатель внутреннего сгорания, сконструированный в 1878 г. немецким изобретателем Н. Отто. Каждый рабочий цикл этого двигателя включал в себя четыре такта: впуск горючей смеси, ее сжатие, рабочий ход и выпуск продуктов сгорания. Отсюда и название двигателя — четырехтактовый.
Изобретение двигателя внутреннего сгорания сыграло огромную роль в автомобилестроении. Первый автомобиль с бензиновым двигателем внутреннего сгорания был создан в 1886 г. Г. Даймлером. Одновременно с этим Даймлер запатентовал установку своего двигателя на моторной лодке и мотоцикле. В том же году, но чуть позже появился трехколесный автомобиль К. Бенца. Последующие годы явились началом промышленного производства автомобилей.
Важную роль в развитии и распространении нового вида транспорта сыграли автомобильные гонки, которые стали устраиваться с 1894 г. В первой из них средняя скорость автомобилей составляла лишь 24км/час. Однако уже через пять лет она достигла 70 км/час.
Двигатель внутреннего сгорания - любой двигатель, который использует взрывчатое сгорание топлива, чтоб поршень двигался в пределах цилиндра. Движение поршня поворачивает коленчатый вал, который в свою очередь вращает автомобильные колеса через цепь или ведущий вал. Существуют различные типы топлива, обычно используемые для автомобильных двигателей внутреннего сгорания. Это бензин дизельное топливо, и керосин.
История двигателя внутреннего сгорания включает следующие основные моменты:
1680 - Голландский физик, христианин Хъюгенс проектировал (но никогда не строил) , двигатель внутреннего сгорания, который должен был питаться порохом.
1807 - Француа Айзек де Риваз Швейцарии изобрел двигатель внутреннего сгорания, который использовал смесь водорода и кислорода в качестве топлива. Риваз проектировал автомобиль для своего двигателя - первое внутреннее сгорание приводило в действие автомобиль. Однако его проект был очень неудачный.
1824 - Английский инженер, Сэмюэль Браун приспособил старый паровой двигатель Newcomen. Сжигал газ, чтобы кратковременно привести в действие транспортное средство в Лондоне.
1858 - Бельгийский инженер, Жан Жозеф Этьен Ленор изобрел и запатентовал (1860) электрическое искровое зажигание двойного действия в двигателе внутреннего сгорания, которое питалось каменноугольным газом. В 1863, Ленор приложил улучшенный двигатель (использование нефти и примитивного карбюратора) к трехколесному автофургону, которому удалось закончить историческую пятидесятимильную дорожную поездку.
1862 – Альфонс Бью де Рокас, французский инженер - строитель, запатентовал, но не строил четырехтактный двигатель.
1864 - Австрийский инженер, Зигфид Маркус построил двигатель с одним цилиндром с простым карбюратором, и приспособил двигатель к телеге. Несколько лет спустя, Маркус проектировал транспортное средство, которое кратковременно достигало 10 миль в час, которые зафиксировали несколько историков.
1873 - Джордж Брайтон, американский инженер, развивал неудачный двигатель керосина с двумя тактами (это использовало два внешних насосных цилиндра) . Однако это считали первым безопасным и практическим дизельным двигателем.
1866 - Немецкий инженер, Николас Аугуст Отто изменил к лучшему проекты Ленора и Рокаса, и изобрел более эффективный газовый двигатель.
В 1890 году Рудольф Дизель развил теорию «экономичного термического двигателя» , который благодаря сильному сжатию в цилиндрах значительно улучшает свою эффективность. Он получил патент на свой двигатель 23 февраля 1893.
Двигатели типа “Дизель” хорошо знакомы всем. О жизни же его создателя, немецкого инженера Р. Дизеля известно немного.
Рудольф Дизель родился 18 марта 1858 г. в семье немецкого эмигранта, жившей в Париже. В 1870 г. началась франко-прусская война, и семье Дизеля пришлось срочно покинуть Францию, и поселился в германском городе Аугсбурге, где Рудольф продолжил учебу, затем Дизель поступил в Высшую политехническую школу в Мюнхене.
Став дипломированным инженером, Р. Дизель пытается создать двигатель внутреннего сгорания, работающий на угольной пыли. Опыт оказался неудачным. А затем уже в 1897 г. появился ДВС с КПД, равным 25%, большим, чем у любой из тепловых машин того времени. “Я настолько превзошел все до меня существовавшее в деле машиностроения, - писал Дизель, - что смогу смело утверждать, что иду во главе технического прогресса”.
Теперь Р. Дизель уже не до спокойной работы в лаборатории. Он переезжает из одного города в другой. Нюрнберг, Берлин, Лейпциг, Гент, Фабри – выставки, конференции, речи.
В 1913 г. вместе с группой инженеров Р. Дизель отправился на теплоходе в Англию. В один из вечеров после ужина коллеги проводили его до каюты. Утром постель Дизеля оказалась нетронутой. А спустя два дня рыбаки подняли из воды труп хорошо одетого человека. Так ушел из жизни выдающийся немецкий изобретатель.
Первый двигатель, работавший светильном газе, изобрёл в 1860 году французский механик Этьен Ленуар (1822-1900). Рабочим топливом в его двигателе служила смесь светильного газа и воздуха. Конструкция имела все основные черты будущих автомобильных двигателей: две свечи зажигания, цилиндром с поршнем двустороннего действия, двухтактный рабочий цикл. И всё же конструкция Э.
Ленуара была лишь прообразом реального двигателя, она требовала серьёзного усовершенствования. Достаточно сказать, что её коэффициент полезного действия составлял всего 0.04, т. е. Лишь 4% теплоты сгоревшего газа
тратилось на полезную работу, а остальные 96% уходили с отработанными газами. Нагревали корпус и т. п. Надёжно работали свечи выпускной золотник, для охлаждения двигателя требовалось очень много воды. В 1862 г. Французский инженер Альфонс Бо Де Роша (1815-1891) предложил идею четырёхтактного двигателя: обязательным моментом работы последнего становилось сжатие рабочей смеси газа с воздухом. Однако осуществить свою идею Бо Де Роша не сумел. Такой двигатель создал в 1876 г. Служащий из Кёльна Николаус Август Отто (1832-1891). Над его конструкцией изобретатель напряженно трудился и добился более высокого КПД, чем у существовавших тогда паровых машин. В течение нескольких лет Бенцу и Даймлеру пришлось заниматься усовершенствованием двигателя. В результате при поддержки состоятельных
людей Карл Бенц даже построил небольшой завод по производству газовых двигателей. В поисках более эффективных, чем светильный газ, автомобильного топлива Готлиб Даймлер совершив 1881г. Поездку на юг России, где ознакомился с процессами переработки нефти. Один из её продуктов, лёгкий бензин, оказался как раз таким источником энергии, который искал изобретатель: бензин хорошо испаряется, быстро и полностью сгорает, удобен для транспортировки.
В 1883г. Даймлер предложил конструкцию двигателя, который мог работать и на газе, и на бензине; все последующие автомобильные двигатели Даймлера были рассчитаны только на жидкое топливо. Переход от газа к бензину позволил в несколько раз увеличить обороты коленчатого вала, доведя его до 900об. /мин; почти вдвое возросла удельная мощность двигателя. Работа первопроходцев всегда требует энтузиазма и смелости. Награда за их настойчивость становится благодарность потомков. Первая самоходная коляска Бенца с бензиновым мотором была трехколесной. Даймлур начинал с двухколёсного «мотор
В истории техники известны имена таких изобретателей, как Т. А. Эдисон, Н. Тесла, В. Г. Шухов, которые подарили миру сотни идей и решений. У немецкого изобретателя Рудольфа Дизеля только одно детище, но зато такое, без которого сегодня немыслим мир машин, — двигатель внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия. Этому двигателю изобретатель отдал всю творческую жизнь. Двигатель носит имя своего создателя.
Еще студентом Мюнхенской высшей политехнической школы Р. Дизель увлекся идеей повысить кпд паровой машины.
Кпд самой совершенной тогда паровой машины выше 10% поднять не удавалось. Студента целиком захватила эта мысль. Она не оставила Р. Дизеля и тогда, когда он стал инженером. Но путь от теории к воплощению мечты оказался очень труден. На это ушли годы.
И наконец долгий мучительный труд увенчался успехом. В 1892 г. он получил патент на изобретенный им двигатель внутреннего сгорания.
Двигатель Дизеля четырехтактный. Изобретатель установил, что кпд двигателя внутреннего сгорания повышается от увеличения степени сжатия горючей смеси. Но слишком сильно сжимать горючую смесь нельзя: от сжатия она перегревается и вспыхивает раньше времени. Дизель решил сжимать не горючую смесь, а чистый воздух. И только к концу сжатия, когда температура достигала 600—650° С, в цилиндр под сильным давлением впрыскивалось жидкое топливо. Конечно, оно немедленно воспламенялось, и газы, расширяясь, двигали поршень. Таким образом Дизелю удалось значительно повысить кпд двигателя. К тому же здесь не нужна была система зажигания. Двигатель Дизеля очень экономичный, он работает на дешевых видах топлива.
Рудольф Дизель — выдающийся немецкий изобретатель. В истории автомобилестроения известны имена таких немецких изобретателей, как Г. Даймлер, К. Бенц, американского изобретателя и промышленника Г. Форда. Изобретение, сделанное Р. Дизелем, ставит его в один ряд с этими великими именами, ибо без его открытия немыслим мир машин сегодня. Р. Дизель является создателем двигателя внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия, носящим его имя. Родился Дизель 18 марта 1858 года. Родители будущего изобретателя были немцами, эмигрировавшими во Францию. После начала франко-прусской войны семью выслали в 1870 году в Англию. Образование Дизель получил в Германии, он с отличием окончил Мюнхенскую Высшую политехническую школу. В 1880 году известный инженер Карл фон Линде берет его на работу в отделение своей фирмы в Париже.
Будучи еще студентом, он увлекается идеей увеличить КПД паровой машины, который не удавалось поднять выше 10%. Дизель стремится создать двигатель, в котором воздух сжимается так, что при соединении его с топливом возникает нужная для воспламенения температура. Этот двигатель может работать не только на дорогостоящем бензине, но и на солярке, керосине, нефти. В 1890 году его переводят в отделение фирмы в Берлине, где он закончил свои расчеты и дал теоретическое обоснование «экономического термического двигателя».
Рудольф Дизель
Наконец 28 февраля 1892 года он получил патент на созданный им четырехтактный двигатель внутреннего сгорания. Это был патент на первый двигатель, в котором происходит самовоспламенение топливной смеси от сжатия. Впоследствии двигатель назовут именем изобретателя. Дизель решил сжимать в цилиндре двигателя чистый воздух, а не горючую смесь. Когда давление в цилиндре достигало 90 атм, а температура достигала почти 900 градусов, в цилиндр под высоким давлением подавалось жидкое топливо, которое тут же воспламенялось. Расширяясь, газы, двигали поршень. Благодаря такому решению, значительно повышался КПД двигателя, здесь не требовалась система зажигания.
Дальше Дизель приступает к воплощению своей идеи в жизнь и в конце июля 1893 года вместе со своими помощниками он проводит испытание первого в мире дизельного двигателя. Однако, под давлением опытный образец разлетелся на части, едва не лишив жизни изобретателя и его помощников. В июне 1894 года была создана вторая модель двигателя, в которой давление доходило до 35-40 атм, а температура в конце сжатия доводилась до 600 градусов. Опытный образец проработал в течение минуты и совершил 80 оборотов. Успех пришел с запуском нового опытного образца в 1896 году — КПД нового двигателя было на 10% выше, чем у бензиновых двигателей, он был экономичен, работал на дешевом топливе.
Один из первых дизельных двигателей
Продемонстрированный в 1897 году двигатель Дизеля был высоко оценен во многих странах, патент был куплен многими крупнейшими компаниями Франции, Германии, Англии, России, Бельгии, Швейцарии. Уже в 1898 году он неожиданно становится миллионером, получая доходы от продажи патентов. Двигатели Дизеля получили в 1900 году Гран-при на всемирной выставке, проходившей в Париже. Однако, двигатели, запущенные в серийное производство, не всегда работали удовлетворительно, часто выходили из строя. Многие заводы по выпуску двигателей имели устаревшее оборудование и Дизель потратил много сил и времени, чтобы разработать современные станки по выпуску двигателей, найти подходящие сплавы, подготовить высококлассных специалистов. К началу 20-го столетия основные трудности были преодолены и двигатели нашли широкое применение в промышленности и на транспорте.
Умер Рудольф Дизель 29 сентября 1913 года. Смерть его и сегодня окутана тайной. Известно, что на пароходе «Дрезден» он направлялся из Антверпена в Лондон, где открывался завод по производству двигателей. Вечером он спустился в свою каюту и больше его не видели, его тело через несколько дней было найдено рыбаками в море. Возможно, это был несчастный случай, возможно, изобретатель свел счеты с жизнью из-за финансовых трудностей, возможно, это было убийство по заказу нефтяных магнатов, а возможно, талантливый изобретатель был устранен агентами тайной службы Германии, чтобы тот не продал свои открытия Англии накануне первой мировой войны. Как бы там ни было, а обстоятельства его гибели так и остались нераскрытыми. Созданный Дизелем двигатель работает и совершенствуется, он приводит в действие суда, тепловозы, большегрузные и легковые автомобили, тракторы и многоместные автобусы, передвижные электростанции и др.
Несмотря на изобретение парового двигателя, многие небольшие предприятия и мастерские XIX века не могли его использовать, т.к. это было хлопотно, связано с большими затратами, а КПД небольшого парового двигателя был невысок (меньше 10%). Появилась острая необходимость в двигателе небольшой мощности, занимающего немного места, не требующего долгой подготовки к работе и который можно включать и выключать в любое время. Филипп Лебон в 1799 году открыл светильный газ и получил патент на способ получения и использования этого газа методом сухой перегонки угля или древесины, что значительно повлияло на развитие техники освещения.
Газовый двигатель Лебона
В 1801 году Лебон, основываясь на свойстве открытого газа, создал и запатентовал конструкцию газового двигателя. При воспламенении смесь газа с воздухом взрывалась, выделяя при этом большое количество теплоты. При расширении продукты горения оказывали давление на окружающую среду. При соответствующих условиях выделяемую энергию можно использовать в интересах человека. Двигатель Лебона включал 2 компрессора и камеру смешения. Один компрессор накачивал в камеру сжатый светильный газ, другой — сжатый воздух. Полученная в результате газовоздушная смесь направлялась в рабочий цилиндр, в котором воспламенялась. Это был двигатель двойного действия — действовавшие попеременно рабочие камеры были по обе стороны поршня. По сути, Лебон был близок к созданию двигателя внутреннего сгорания.
Двигатель Ленуара
После гибели изобретателя в 1804 году было несколько попыток создать двигатель на светильном газе. В 1860 году бельгийский изобретатель Хан Этьен Ленуар создал газовый двигатель, где горючая смесь воспламеняется, как и сейчас, при помощи электрической искры. Вначале из-за нагрева поршень расширялся и мешал нормальной работе мотора. Кроме того, у поршня был плохой ход. Для устранения этих недостатков изобретатель дополнил конструкцию системой охлаждения и системой смазки. Так появился двухтактный ДВС. В 1876 году Н. Отто создал новый четырехтактный двигатель, который и сегодня является основой работы большей части бензиновых и газовых двигателей.
Двигатель Брайтона
В 1872 году Брайтон решил использовать для двигателя в качестве горючего вначале керосин, но тот плохо испарялся и он перешел к бензину. Чтобы двигатель, работающий на жидком топливе, успешно конкурировал с газовым, потребовалось создать специальное устройство (карбюратор) для получения горючей смеси паров бензина и воздуха. Так появился первый «испарительный» карбюратор. Правда, работал он неудовлетворительно, еще 10 лет почти все двигатели работали на газу.
Двигатель для автомобиля Даймлера, разработанный Майбахом
Наконец, в 1882 году Ю. Даймлер и В. Майбах изобрели полноценный бензиновый двигатель с воспламенением бензина от трубки накаливания. В 1893 году венгерский изобретатель Донат Банки запатентовал карбюратор с форсункой (жиклером), ставший прообразом современных карбюраторов. Вместо испарения бензина Банки предлагал его мелко распылять в воздухе через дозирующий жиклер. Это позволило равномерно распределить бензин по цилиндру, испарение происходило под действием тепла сжатия в цилиндре.
Первые двигатели были одноцилиндровыми, для увеличения мощности двигателя приходилось увеличивать объем цилиндра. Позже эта проблема стала решаться путем увеличения числа цилиндров. В конце XIX столетия уже были двухцилиндровые двигатели внутреннего сгорания, с начала XX века большое распространение получили четырехцилиндровые. Двигатель внутреннего сгорания является наиболее важной деталью любого автомобиля. С каждым годом совершенствуется конструкция автомобилей, улучшаются технические характеристики двигателя, повышается его эффективность.
Читайте также: