Рациональный мотор Рудольфа Дизеля

Рациональный мотор Рудольфа Дизеля

«Двигатель Дизеля — это та машина, которая без всякого предварительного процесса непосредственно в самом цилиндре превращает горючее в работу и использует его настолько, насколько это вообще возможно с точки зрения современной науки. Он является, таким образом, самым простым и одновременно самым экономичным двигателем. Успех лежит в новом принципе внутреннего рабочего процесса, а не в конструктивных усовершенствованиях или изменениях старых систем машин».

С таким заявлением выступил изобретатель, представляя на суд технической общественности свой многолетний труд.

В патенте № 67207 от 28 февраля 1892 г., названном «Рабочий процесс и способ выполнения одноцилиндрового и многоцилиндрового двигателя», идея Рудольфа Дизеля излагалась таким образом:

1. Рабочий процесс в двигателях внутреннего сгорания характеризуется тем, что поршень в цилиндре настолько сильно сжимает воздух или какой-нибудь другой индиферентный газ (пар) с воздухом, что получающаяся при этом температура сжатия находится значительно выше температуры воспламенения топлива. При этом сгорание постепенно вводимого после мертвой точки топлива совершается так, что в цилиндре двигателя не происходит существенного повышения давления и температуры. Вслед за этим, после прекращения подачи топлива, в цилиндре происходит дальнейшее расширение газовой смеси.

2. Для осуществления рабочего процесса, описанного в п. 1, к рабочему цилиндру присоединяется многоступенчатый компрессор с ресивером. Равным образом возможно соединение нескольких рабочих цилиндров между собой или же с цилиндрами для предварительного сжатия и последующего расширения.

Через год после получения патента теоретическая часть работы Дизеля была изложена им в небольшой брошюре, изданной техническим издательством Юлиуса Шпрингера в Берлине. Она была названа смелым изобретателем: «Теория и конструкция рационального теплового двигателя, призванного заменить паровую машину и другие существующие в настоящее время двигатели».

Автор исходил из убеждения, что изотермическое сгорание, которого требовал Карно для осуществления идеального двигателя, может быть достигнуто при ряде условий. В рациональном тепловом двигателе, считал Дизель, температура расширяющейся газовой смеси должна быть создаваема не только сгоранием и во время процесса, как это делалось во всех известных двигателях, но и до начала процесса сгорания предварительным механическим сжатием чистого воздуха в цилиндре, куда должно поступать горючее.

Этот основной принцип противоречил, как все гениальные мысли, существовавшим до сих пор воззрениям.

Дизель, далее, требовал уклонения от рабочего цикла Карно ввиду его практической неосуществимости. Но, выступая с этим требованием, он со смелостью гения предлагал практически неосуществимый процесс Карно заменить осуществимым процессом, а именно: изотермическое сжатие в две-четыре атмосферы заменить в десять раз сильнейшим сжатием — адиабатическим, т. е. таким, при котором, находясь в изолированном пространстве, сжимаемое тело не получает благодаря изоляции никакого дополнительного тепла через стенки цилиндра и не отдает своего собственного.

К ряду этих требований изобретатель присоединял требование, чтобы сгорание в цилиндре двигателя происходило со значительным избытком воздуха, и, наконец, чтобы горючее вводилось в цилиндр постепенно так, чтобы развиваемое им тепло как раз компенсировало расход тепла на расширение газов по мере хода поршня.

Рабочий процесс предлагавшегося Дизелем двигателя должен был состоять в следующем: в цилиндр четырехтактного двигателя всасывается обыкновенный атмосферный воздух, который здесь подвергается сильному сжатию, в результате чего воздух получает чрезвычайно высокую температуру. После этого в цилиндр вводится горючее, твердое или жидкое, но в чрезвычайно распыленном состоянии, притом так постепенно, чтобы сгорание шло без взрыва, при постоянной температуре. Воздух в цилиндре настолько раскален от сжатия, что горючее при поступлении немедленно загорается без зажигания. Далее следует расширение газов, как обычно, и затем при обратном ходе поршня выталкивание их через выхлопную трубу.

Схема работы двигателя по циклу Дизеля: засасывание воздуха при первом такте; сжатие чистого воздуха при обратном ходе поршня — второй такт; поступление горючего при начале третьего такта — рабочий ход; четвертый такт — выхлоп

Это был тот же четырехтактный цикл, по которому работали и газовые двигатели Отто. Но двигатели Отто всасывали не чистый воздух, а рабочую смесь воздуха и превращенного в газ горючего, что не позволяло из-за возможности преждевременного взрыва доходить до высоких степеней сжатия, между тем как высокое сжатие как раз и обусловливало наибольшее использование горючего. Чистый же воздух, всасываемый по новому циклу Дизеля, можно было доводить до каких угодно технически возможных высоких степеней сжатия. Нагреваемый сжатием воздух воспламенял сам по себе поступающее горючее в двигателе Дизеля; в двигателях же Отто смесь зажигалась электрической искрой. Наконец, двигатели Отто были двигателями быстрого сгорания, так как искра взрывала поступившую в цилиндр смесь воздуха и превращенного в газ горючего, рациональный же двигатель Дизеля являлся новым типом двигателя постепенного сгорания, так как горючее поступало в него постепенно и не в газообразном состоянии, а лишь в чрезвычайно распыленном.

Никогда еще одни теоретические построения без практически осуществленного изобретения не вызывали такого огромного интереса среди специалистов всего мира. Однако впечатление от книги Дизеля было неодинаково. Большая часть критиков оценивала идею автора, как практически неосуществимую. Многие обвиняли изобретателя в легкомыслии и злорадно предлагали ему теоретические выкладки попытаться осуществить практически. Но все одинаково соглашались, что дизельмотор в случае своего практического осуществления должен произвести революцию в области моторостроения.

В самом деле, проектируемый мотор Дизеля допускал расход горючего от одной шестой до одной десятой количества горючего, расходовавшегося наилучшими машинами того времени. Он не требовал для себя ни котла, ни сложной установки; обслуживающего рабочего персонала для него также не требовалось. Новый мотор действительно, не собирался увеличивать собой большое количество известных уже двигателей, но хотел и мог при этих условиях их заменить и в первую очередь, конечно, паровую машину.

Все это представлялось современникам невероятным.

Однако научные авторитеты были на стороне изобретателя. Первым подтвердил публично свое мнение о работе Дизеля профессор Линде, повторив слова, высказанные наедине изобретателю в Висбадене. Одновременно и крупнейший авторитет в области техник Цейнер, засвидетельствовал свое согласие с выводами молодого ученого, написав ему, что он и «не может себе представить лучшего способа к успешному достижению цели».

Профессор Шреттер, наиболее скептически относившийся до сих пор к труду своего ученика, теперь писал ему:

«Я прочел вашу работу с большим интересом. То, что она будет исходить из теоретически здоровых оснований, я ожидал от вас с самого начала. Но ваши новаторские выполнения только теперь доказали мне неосновательность моего сомнения, которое относилось единственно к выполнению, а не к идее. Так радикально и смело еще никто из всех тех, кто предсказывал паровому двигателю его закат, не выступал, как вы. А такой смелости будет принадлежать и победа».

Сам Дизель не преуменьшал перед собой трудностей, которые ему предстояло преодолеть при создании своего двигателя: ведь, он должен будет довести его до рабочего состояния, прежде чем в собственном его распоряжении очутится некоторый запас наблюдений и опыта.

Ободренный признанием своих старых учителей, он смело шел на преодоление всех трудностей. Он верил в себя и в бесконечные возможности техники.

Менее всего, конечно, он думал о той борьбе, которую ему предстояло повести еще и с сопротивлением тех так называемых авторитетов, положение которых позволяло им иметь дорогостоящие науке и человечеству предубеждения.