Дизельный двигатель – история и развитие

03/09/202020/07/2021

Дизельный двигатель – история и развитие.

Дизельный двигатель – история и развитие

Дизельный двигатель постепенно теряется на фоне современных разработок в мировом автопроме, сдавая позиции перед многочисленными запретами и ограничениями. А ведь именно дизельный двигатель стал настоящим прорывом в автомобильной промышленности, и заслуживает того, дабы мы еще раз вспомнили старого друга, благодаря которому огромные расстояния перестали быть проблемой для человечества.

История создания дизельного двигателя.

Дизельный двигатель – история и развитие

Для начала напомним, что дизельный двигатель – это уникальный механизм, направленный на получение энергии внутреннего сгорания. Спектр используемого топлива для дизелей очень широк, и включает в себя даже растительные варианты горючего (масла и жир).

Предпосылкой для создания дизельного двигателя стала идея цикла Карно (1824 г.), которая заключалась в процессе теплообмена с максимальным КПД на выходе. Более современный вид эта идея получила в 1890 году, когда знаменитый Рудольф Дизель создал практический образец реализации цикла Карно, а в 1892 году, он уже получил патент на создание данного вида двигателя. Первый действующий образец движка был создан Дизелем в начале 1897 года, а в конце января он уже подвергся испытаниям.

В начале своего пути, дизельный двигатель значительно уступал паровому в плане размеров, и не имел успеха в практическом применении. Первые образцы двигателей работали исключительно на легких нефтепродуктах и маслах. Но были попытки запускать двигатель и на угольном топливе, что повлекло за собой полный провал, из-за проблем с подачей угольной пыли в цилиндры.

Дизельный двигатель – история и развитие

В 1898 году, в Петербурге также был сконструирован двигатель, который по своему принципу был полностью схож с дизельным. В России данный тип механизма получил название «Тринклер-мотор», который по своим характеристикам, согласно испытаниям, был гораздо более совершенным, чем немецкий аналог. Преимуществом «Тринклер-мотора» стало использование гидравлики, которая значительно улучшала показатели по сравнению с воздушным компрессором. Плюс, сама конструкция была в разы проще и надежнее немецкой.

В том же 1898 году, Эммануил Нобель выкупил права на производство дизельного двигателя, который был усовершенствован, и работал уже на нефти. А на рубеже веков, гениальный российский инженер Аршаулов, изобрел уникальную систему – топливный насос высокого давления, что также стало прорывом в процессе усовершенствования дизельного двигателя.

В двадцатых годах 20-го века, немецкий ученый Роберт Бош провел еще одно усовершенствование топливного насоса высокого давления, а также создал уникальную конструкцию бескомпрессорной конструкции. С тех пор, дизельные двигатели начали получать массовое распространение, и использоваться в общественном транспорте и железной дороге, а 50-60-е годы, дизельные двигатели массово используются при сборке обычных пассажирских автомобилей.

Принцип работы дизельных двигателей.

Существуют два варианта работы дизелей:

Двухтактный цикл;
Четырехтактный цикл.

Наиболее популярен четырехтактный цикл работы дизельных двигателей: впуск (поступления воздуха в цилиндр), сжатие (в цилиндре сжимается воздух), рабочий ход (процесс сгорания топлива в цилиндре), выпуск (выход отработанных газов из цилиндра). Данный цикл является бесконечным, и постоянно повторяется с механической точностью в процессе работы двигателя.

Двухтактный цикл работы двигателя отличается укороченными процессами, где газообмен осуществляется в продувке, едином процессе работы механизма. Такие двигатели применяются в морских судах и железнодорожном транспорте. Двухтактные двигатели строятся исключительно с неразделенными камерами сгорания.

Преимущества и недостатки.

Мощность КПД современных дизелей составляет 40-45 %, а некоторых образцов – 50%. Несомненным плюсом таких двигателей являются низкие требования к качеству топлива, что позволяет использовать не самые дорогие нефтяные продукты для работы механизма.

Дизельный двигатель – история и развитие

При использовании дизелей в автомобилях, такой двигатель дает высокий вращающийся момент, при низких оборотах самого механизма, что делает авто комфортным в движении. Благодаря этому данный тип движка и популярен в промышленных автомобилях, где ценится мощь механизма.

Дизельные двигатели имеют гораздо меньшую вероятность возгорания, благодаря нелетучему топливу, что делает их максимально безопасными при эксплуатации. Именно дизельные двигатели стали залогом для прогресса военной бронированной техники, делая ее максимально безопасной для экипажа.

Недостатков у дизеля также хватает, и заключаются они в топливе, которое имеет свойство застаиваться в зимнее время, и выводит механизм из строя. Плюс ко всему, дизельные двигатели делают слишком много вредных выбросов в атмосферу, что и стало причиной борьбы экологов с данным типом механизма. Само изготовление дизельного двигателя обходится производителям дороже, чем бензинового, что заметно отображается на бюджетных затратах производства.

Эти основные моменты и послужили причиной того, что количество дизельных двигателей в мировом машиностроительстве будет уменьшаться и, с большой долей вероятности, ограничится лишь промышленным автопромом, где дизель является незаменимым агрегатом. Но, именно дизель оставил глубокий след в процессе создания автопромышленности, как таковой, и всегда будет оставаться важнейшим прорывом в мировой автомобильной инженерии.

Какой двигатель лучше, дизельный или бензиновый

Дизельные и бензиновые двигатели значительно отличаются друг между другом. Практически для каждого автомобиля производитель выпускает агрегат с двумя типами топлива, повышая универсальность транспортного средства. Попробуем разобраться, какой именно — бензиновый или дизельный двигатель — лучше.

Дизельный двигатель – история и развитие

Выбор между двумя типами силовых агрегатов базируется на ряде факторов, среди которых наиболее важные – экономия, комфорт, запас мощности, условия эксплуатации.

Бензиновый или дизельный двигатель: в чем разница

Принцип работы дизельного ДВС

Здесь смесеобразование происходит быстрее, чем у бензинового двигателя. Воспламеняется топливо благодаря высокой степени сжатия (от 15:1 и выше). Чем выше давление – тем горячее воздух в цилиндре, температура которого на пике около 1000 градусов.

Впрыскиваемый дизель легко детонирует, образуя рабочий ход цилиндра. Отсюда итог: максимальная мощность и крутящий момент достигается намного раньше, чем у бензинового агрегата.

Дизельный двигатель имеет намного больший момент, но меньшую мощность, относительно бензинового агрегата такого же объема, при условии отсутствии турбины у первого.

Как работает бензиновый мотор

Формирование топливно-воздушной смеси происходит либо во впускном коллекторе, либо в камере сгорания (непосредственный впрыск).

В такте сжатия топливо и воздух, а также частицы угарных газов, окончательно смешиваются, после чего сжатая смесь поджигается, происходит воспламенение, резкое повышение температуры (около 2500 градусов) и давления, что позволяет толкать поршень вниз.

Дизельный двигатель – история и развитие

Отношение мощности к экономичности

Несмотря на то, что что стоимость дизельного топлива и бензина практически одинакова, дизельные агрегаты, при равном объеме, экономичнее бензиновых. ДТ намного эффективнее сгорает, поэтому разница между расходом одинаковых по объему двигателей, варьируется от 20 и до 50%. Соответственно, здесь в выборе — бензиновый или дизельный двигатель — лидирует второй.

Бензиновые агрегаты имеют большую мощность при одинаковом объеме, например: 2-х литровый двигатель Mercedes-Benz E-class W124 в бензиновом варианте имеет мощность 135 «лошадей», а дизельный – 75.

Компенсируется недостаток мощности крутящим моментом, который достигается при 1800-3500 об/мин. Это объясняет факт, что вся грузовая, и частично коммерческая техника, имеет под капотом дизельный мотор.

Экологичность

Дизельное топливо более тяжелое, относительно бензина, однако имеет повышенный спрос в Европе и США, так как выбрасывает в атмосферу намного меньше СО₂, но только при условии исправного двигателя, иначе ситуация кардинально меняется.

Сравнение дизельного и бензинового двигателя