ДА ЗДРАВСТВУЕТ ДИЗЕЛЬ!

Да здравствует дизель!

Революционное изобретение

Рудольф Дизель, сын немецких эмигрантов, окончил школу и в 1880 году с отличием – Мюнхенский технический институт, получив степень доктора.

В том же году он познакомился с мюнхенским профессором Карлом фон Линде, который и заинтересовал Дизеля проблемами тепловых двигателей – паровых и только-только появившихся благодаря изобретению еще одного немца – Николауса Отто – моторов внутреннего сгорания. Тепловой двигатель с максимальным КПД возможен только в случае сжигания топлива непосредственно в цилиндре, а наиболее сложной проблемой тех лет было создание надежной и достаточно простой системы для воспламенения рабочей смеси. Уже существовала система зажигания током высокого напряжения от катушки Румкорфа, питаемой гальваническими элементами. Но она была очень несовершенна, ненадежна и недолговечна. На первых двигателях Отто применялись громоздкая система зажигания перенесением пламени от постоянно горевшей «дежурной» горелки, не позволявшая увеличить частоту вращения коленчатого вала более 200 об/мин. Наиболее приемлемой из тогдашних решений была система зажигания «управляемой трубкой накаливания». Таким зажиганием были оборудованы и первый «моторный велосипед» Даймлера, и первый четырехколесный экипаж 1886 года...

Рудольф Дизель затратил почти десять лет, пока не додумался до революционной идеи: топливо воспламенялось не от внешнего источника зажигания, а от нагретого сильным сжатием в цилиндре воздуха. 23 февраля 1893 года Дизель получил немецкий патент № 67207 на «Рабочий процесс и способ конструирования двигателя внутреннего сгорания для машин».

Понадобилось четыре года для создания первого работоспособного двигателя. От нынешних конструкций он был очень далек: топливо (керосин) подавалось с помощью огромного компрессора, сжатие было слишком низким... Однако дизель высотой почти в три метра развивал

172 об/мин и при диаметре единственного цилиндра 250 мм и ходе поршня 400 мм «выдавал» почти

20 л.с. При этом термический КПД составлял 26,2 % - вдвое выше, чем у паровой машины. Это была победа. В 1900 году Рудольф Дизель получил Гран-При всемирной выставки в Париже за свой мотор, а в 1913-м – таинственно исчез. Он плыл на британском судне в Антверпен, чтобы принять участие в открытии завода дизелей, но утром из своей каюты не вышел... Тело было найдено в море и там же погребено. Р. Дизель не дожил до полного расцвета своего изобретения, хотя его стационарные моторы уже тогда успешно работали в промышленности.

С фабрики – на автомобиль

Понадобилось еще несколько лет, чтобы дизель занял место под капотом автомобиля. Это время было потрачено на снижение массы двигателя, повышения его частоты вращения, создания аппаратуры для впрыска топлива в цилиндры. Отсчет истории автомобильного дизеля ведется лишь с 1923 года, когда состоялся первый выезд дизельного пятитонного грузовика «Бенц» с четырехцилиндровым мотором, развивавшим 50 л.с. при 1000 об/мин. Выводы были сделаны оптимистические: сравнительные испытания показали, что экономия топлива составила 32%.

Вскоре дизельный грузовик и автобус представила и фирма MAN, к тому времени, кстати, Роберт Бош уже изобрел топливный насос высокого давления (ТНВД), который пошел в серию с 1927 года. Но такая конструкция подходила для нескоростных грузовиков и автобусов.

Легковому автомобилю требовался высокооборотный дизель. Этого можно было достичь только с помощью форкамеры, которую изобрел Проспер ле Оранж в 1909 году. Форкамера, куда впрыскивалось топливо, позволяла задержать воспламенение и улучшить смесеобразование, а в итоге – растянуть диапазон вращения коленвала.

Экспериментов было немало. Первым в 1924 году создал свою дизельную малолитражку Герман Дорнер. Но пионером считается фирма Daimler Benz, которая в 1936 году начала выпуск серийной модели Mercedes Benz 260 D. На автомобиль поставили четырехцилиндровый 45-сильный дизель рабочим объемом 2,3 л и независимый передний мост на поперечных рессорах. 260 D был достоин и создателей, и своего времени: он развивал 94 км и расходовал топлива 11 л/100 км, в три раза меньше, чем похожая бензиновая модель. До начала второй мировой войны успела появиться еще одна серийная легковая дизельная машина – Hanomag 1938 г., которая была еще экономичнее – 7 л/100 км (!), а с обтекаемым кузовом поставила два рекорда для дизельных конструкций.

Все – на дизель!

Уже в начале тридцатых годов высокая экономичность, независимость от капризной системы зажигания и другие достоинства дизеля заставили обратить на него внимание авиаконструкторов! В СССР, Германии, США, Англии – везде были разработаны и испытаны авиадизели для самолетов, но война помешала этим интереснейшим начинаниям.

Следующая серийная легковая модель с дизелем появилась лишь в 1949 году – Mercedes Benz 170 D, крайне похожий на своего предшественника.

Сегодня большинство автомобильных фирм выпускают, наряду с бензиновыми, и дизельные легковые автомобили. Еще в конце шестидесятых годов доля таких машин была крайне мала, и, например, в ФРГ составляла менее 5%. Однако энергетический кризис 70-х привел к тому, что покупатели заинтересовались дизелем – тогда более шумным, с худшей динамикой, но зато куда более экономичным. Прижимистые французы еще в 1965 году запустили в серию Peugeot 404 Diesel и побили сорок мировых рекордов в различных номинациях на немножко облегченном 404-м. В частности, за 24 часа Peugeot 404 Diesel преодолел 3878 км со средней скоростью 161,6 км/час. В 1976 году появилась и первая ласточка среди малолитражек – миниатюрный Volkswagen Golf D. Варианты с индексом D (Diesel), а позже и TD (Turbo Diesel), начали выпускать и другие фирмы, в том числе и BMW, и Audi, и Alfa-Romeo...

«Вечные» проблемы дизеля

За все это время дизель, естественно, изменился. Он стал мощнее, экологичнее, тише, гораздо сложнее в техническом плане и почти догнал по популярности своих бензиновых собратьев. Основное преимущество дизельного двигателя состоит в том, что оснащенный им автомобиль приблизительно на 30% экономичнее бензинового.

Но современный дизель довольно дорог, значит дороже и машина, и ее обслуживание. Кроме того, такой мотор очень требователен к качеству топлива и масла. Запчасти на него обычно дороже, чем на «бензинку». Разница в цене бензина и дизельного топлива у нас не слишком велика, а значит, экономии достичь можно только грамотной эксплуатацией – любой крупный ремонт «сожрет» все сбереженные средства. Качество нашего дизтоплива также оставляет желать лучшего, а одной заправки с попаданием воды достаточно, чтобы вывести из строя недешевые форсунки. Ну и, наконец, облитая соляркой одежда сильно пахнет и не отстирывается...

Но, похоже, проблем у дизеля больше нет?

Мы будем жить теперь по-новому

Развитие технологии непосредственного впрыска за последние годы привело к появлению нового поколения европейских легковых дизель-моторов. В авангарде стояли Audi, VW, Mercedes Benz, Opel, Renault, чуть позже к ним присоединились и баварцы.

Конструкция современных легковых дизелей вобрала в себя все самые передовые технологические достижения. Во-первых, применяется непосредственный впрыск топлива – не в предкамеру или в вихревую камеру, а прямо в камеру сгорания в выемке поршня. Чтобы солярка успела перемешаться с воздухом, ее выпрыскивают под огромным давлением до 1600 бар. А для смягчения жесткости процесса сгорания за несколько микросекунд до основной струи топлива в цилиндр впрыскивается маленькая капелька солярки. Это – пилотный впрыск, позволяющий предварительно разогреть камеру сгорания и снизить нарастание давления. Появилась система впрыска Common rail: один роторный топливный насос высокого давления подает солярку в общую топливную рампу, откуда она по коротким топливопроводам расходится к шести или восьми управляемым электромагнитным форсункам. Зачем такие сложности? А затем, чтобы шумный, дымный и тихоходный дизельный «гадкий утенок» превратился в тихого, экологически чистого и стремительного «лебедя».

Нашествие дизелей

Ежегодные автосалоны стабильно демонстрируют рост интереса европейцев к современным дизельным двигателям. Конечно, играет роль экономичность этих машин (цены-то на бензин растут везде), но не только. Популярность «двигателей с воспламенением от сжатия» в Европе – следствие требований любителей активной езды. «Задушенность» бензиновых моторов экологическими нормами подталкивает к поиску двигателей, моментально реагирующих на педаль газа – а таковыми стали ныне дизельные моторы с наддувом. Производители идут в ногу с «пожеланиями трудящихся» - с каждой новой моделью легковой дизель становится все совершеннее.

Не забывают автомобильные «киты» и про количество. Совместная работа Ford Motor Company и PSA (Peugeot Citroen) позволила с 1998 года выпустить более 4 млн. «соляроидных» авто, что сделало концерны лидерами этого направления автомобильного моторостроения.

Супердизель

Еще несколько лет назад шуточки относительно дизельных моторов на спортивных машинах звучали вроде как к месту. Реальность же такова, что современный дизель вполне способен выигрывать. Одно из преимуществ такого мотора – громадный крутящий момент, который буквально «выстреливает» автомобиль. Недаром многие фирмы уже позиционируют свои дизельные машины как спортивные и прочат им большое будущее. Подтверждение этому – недавняя победа в Ле-Мане двух прототипов Audi RIO с дизельными моторами!

Новый двигатель Audi поражает воображение. Схема V12, алюминиевый блок цилиндров, рабочий объем 5,5 л, с которых снято аж 650 л.с. (против 520 у бензинового турбомотора Audi R 8).

Крутящий момент – 1100 Нм! По этому параметру никто и близко в Ле-Мане не стоял – даже у мотора R8 было на 400 Нм меньше. Гоночный мегатурбодизель раскручивается всего до 5000 об/мин и едет практически бесшумно (вот тебе и дизель!) по сравнению с обычными болидами. Двигатель прошел 1500 испытательных часов на стендах, еще 30000 км прототипы R10 проехали на тестах. В марте один из болидов с первого же раза выиграл 12-часовую гонку в Себринге. За 24-часовую были опасения – выдержат ли новые машины? Выдержали. За 24 победных часа – 380 кругов нон-стоп, 5187 гоночных километров со средней скоростью 215,4 км/ч.

То ли еще будет!