Содержание

Как работает дизельный двигатель?

Автомобили с дизельными двигателями составляют почти половину от всего количества транспортных средств, ежегодно продаваемых как на официальных дилерских площадках, так и на вторичном рынке.

Силовые установки этого типа характеризуются экономичностью, значительной мощностью и динамикой. Такие агрегаты демонстрируют высокий крутящий момент и принципиально недоступный для бензиновых двигателей КПД (35%-35% у дизельных систем против 25%-35% у их аналогов). Эти преимущества, а также понизившийся уровень шума при эксплуатации и полное соответствие перманентно усложняющимся стандартам безопасности окружающей среды и обеспечили популярность дизелей как в легковом, так и в коммерческих классах транспортных средств.

Как происходит запуск дизельного двигателя?

Принцип работы дизельного двигателя следующий: в цилиндры поступает чистый воздух, который вследствие высокого сжатия нагревается до 700°С и более. После этого, при приближении поршня к верхней точке его траектории в камеру сгорания под давлением подается горючее, которое воспламеняется при контакте с горячим воздухом. Момент воспламенения сопровождается резким повышением давления в цилиндре. Такой принцип работы позволяет мотору работать на максимально обедненных смесях, что обеспечивает экономичность его эксплуатации.

Для холодного старта дизеля используется система предпускового нагрева, основным элементом которой являются свечи накаливания –нагревательные элементы, размещенные в камерах сгорания. Они позволяют за несколько секунд поднять температуру воздуха до требуемого значения. При включении системы в салоне загорается лампочка. Ее обесточивание свидетельствует о готовности двигателя к запуску. Подача электроэнергии к свечам прерывается автоматически, спустя 15сек – 25 сек после старта. Это условие позволяет обеспечить стабильную работу непрогретого агрегата. Современные системы данного типа делают возможным легкий запуск дизеля при температурах до -30°С при условии исправности мотора и использования масла и топлива соответствующей сезонности и качества.

Конструктивные особенности

Схема дизельного двигателя в целом повторяет механизм бензинового силового агрегата с той разницей, что аналогичные детали значительно усиливаются с учетом более высоких нагрузок. Поскольку воспламенение происходит в результате сжатия, из схемы исключаются компоненты системы зажигания, а свечи заменяются на элементы накаливания, не дающие искры и предназначенные для предварительного прогревания воздуха в камерах сгорания.

Характерной особенностью конструкции дизельного двигателя, связанной с самим принципом его работы, является геометрия днища поршней. Их форма определяется спецификой камеры сгорания. В верхней точке хода поршня, его днище оказывается выше самой крайней точки блока цилиндров. В некоторых случаях, в донышке поршня и располагается сама камера сгорания. От ее типа и реализованного способа подачи смеси и зависят технические и экологические характеристики конкретной модели дизельного двигателя.

Типы камер сгорания

В зависимости от их геометрии различают следующие виды камер сгорания.

Разделенные. В этом случае первичный впрыск горючего производится в отдельную полость, расположенную в головке блока. Такая технология позволяет снизить нагрузку на поршневую группу, а также значительно уменьшить шум от работы двигателя.

При этом процесс образования смеси может быть:

  • Форкамерным (предкамерным). Топливо под давлением поступает в предварительную камеру, соединенную с цилиндром несколькими каналами, где ударяется о ее стенки и таким образом смешивается с воздухом. После воспламенения смесь передается в основную камеру, где и дожигается полностью. Необходимый для максимально быстрого истечения газов через каналы перепад давления между цилиндром и форкамерой возникает в момент хода поршня на сжатие и на расширение.

  • Вихрекамерным. В этом случае первичное возгорание смеси также производится в отдельной камере, имеющей сферическую геометрию. В момент хода поршня на сжатие порция воздуха поступает в нее по соединительному каналу и интенсивно закручивается, образуя вихревой поток, за счет чего хорошо смешивается с горючим, поданным в определенный момент.

Характерными недостатками агрегатов с разнесенными камерами сгорания является усложненный запуск и повышенный расход топлива в связи с потерями при переходе порции воздуха в дополнительную камеру и обратного хода воспламененной смеси – в цилиндр.

Неразделенные. В этом случае горючее под давлением подается в цилиндр, а камерой служит полость, выбранная в донце поршня. В силу того, что такие агрегаты характеризуются повышенным уровнем шума и вибраций в процессе работы, особенно – при разгоне, до недавнего времени неразделенные агрегаты использовались на низкооборотистых моторах большого объема, предназначенных для коммерческого транспорта. Появление электронных систем впрыска позволило оптимизировать сгорание смеси в таких двигателях и значительно снизить уровень шума от их работы, что в свою очередь сделало неразделенные конструкции наиболее перспективным технологическим решением при проектировании новых типов силовых агрегатов.

Устройство топливной системы дизельного двигателя

Принцип работы дизельного двигателя обуславливает важность подачи в камеру сгорания строго дозированной порции смеси в определенный момент времени и под четко рассчитанным давлением. Система впрыска включает в себя следующие основные компоненты.

Топливный насос высокого давления (ТНВД). Этот элемент предназначается для забора порции горючего от расположенного в баке насоса подкачки и поочередной раздачи дозированных порций в индивидуальные трубопроводы форсунок на каждый цилиндр. Конструкция таких распылителей подразумевает их открытие при повышении давления в топливных магистралях. В зависимости от технологических решений различают следующие типы ТНВД:

  • Многоплунжерные рядные. Этот вариант насоса состоит из отдельных секций, по одной на цилиндр. Как правило, блоки  имеют рядную сборку. Каждая секция снабжена гильзой и плунжером, который приводится в движение мотором через кулачковый вал. Давление в подаваемом горючем зависит от частоты оборотов коленвала. Специфика конструкции такого насоса обуславливает высокий уровень шума при его работе и сложность в соблюдении актуальных экологических норм.

  • Распределительные. Этот тип насосов поддерживает необходимое давление в соответствии с режимом эксплуатации двигателя и отличаются равномерностью подачи горючего по цилиндрам, а также – стабильной работой на высоких оборотах. Конструкции данного типа имеют один плунжер, который перемещается в двух плоскостях. Поступательные движения обеспечивают нагнетание порции горючего, а вращательные – распределяют его по форсункам. Специфика распределительных насосов обуславливает требовательность к качеству топлива, так как оно служит для смазки трущихся деталей, а прецизионные элементы имеют минимально допустимые зазоры.

Топливные фильтры. Эта деталь дизельного двигателя предназначается для отделения и последующего отвода воды из заправленного в бак горючего, для чего используется сливная пробка в нижней части. Удаление воздуха из системы производится с помощью ручного насоса, расположенного на верхней стороне корпуса. Несмотря на относительную простоту конструкции, фильтр требует внимательного подбора по таким параметрам, как пропускная способность, тонкость очистки и т.д. Для предотвращения забивания кристаллизующимися парафинами и облегчения запуска в холодное время года система может снабжаться электроподогревом.

Турбонаддув. Этот элемент предназначен для нагнетания в цилиндры дополнительного объема воздуха, что позволяет увеличить подачу горючего и повысить мощность силового агрегата. Принцип работы дизельного двигателя подразумевает высокое давление выхлопных газов, которое дает возможность обеспечить эффективность наддува с низких оборотов и при этом избежать эффекта «турбо-ямы». Отсутствие дроссельной заслонки в силовых агрегатах этого типа упрощает схему управления компрессором и позволяет поддерживать эффективность наполнения цилиндров во всем диапазоне оборотов. В первую очередь, наддув позволяет оптимизировать процессы сгорания смеси в ситуациях, в которых атмосферный силовой агрегат будет испытывать нехватку воздуха. Наличие турбины обеспечивает повышение мощности при меньшем рабочем объеме и меньшей массе мотора. При этом снижается жесткость его работы. Установка дополнительного интеркулера – промежуточного охладителя воздуха, позволяет дополнительно повысить мощность силового агрегата на 15% и более за счет увеличения массового наполнения цилиндров.

Специфика работы турбины обуславливает срок ее эксплуатации, значительно меньший, чем ресурс самого дизельного двигателя. При этом, в связи с форсированием, снижается и срок работы силового агрегата, в камерах сгорания которого постоянно поддерживается повышенная температура, требующая охлаждения подаваемым через дополнительные форсунки маслом. Эта конструктивная особенность влечет за собой критическую требовательность мотора к качеству смазочных материалов.

Форсунки. Этот элемент топливной системы предназначен для подачи строго отмеренной дозы горючего в точно рассчитанный момент времени. Появление электронного управления подачей топлива позволило организовать его двухступенчатую подачу неравномерными порциями. При воспламенении первичной дозы повышается температура в камере, после чего в нее поступает основной «заряд» на этот цикл. Такая схема дала возможность исключить скачкообразное нарастание давления и снизить шум работы двигателя. В зависимости от конструкции различают два типа распылителей.

  • Насос-форсунки. Эта конструкция объединяет в себе распылитель и плунжерный насос.  Данный элемент устанавливается по одному на каждый цилиндр и приводится в действие толкателем, соединенным с кулачком распредвала. Линии подачи и слива горючего представляют собой технологические каналы в головке блока, благодаря чему может быть достигнуто давление до 2200 бар. Электронный блок управления отвечает за дозирование порции топлива и контроль угла опережения впрыска путем отправки сигналов на запорные пьезоэлектрические или электромагнитные клапаны. Конструкция насос-форсунок позволяет эксплуатировать их в многоимпульсном режиме, совершая от 2 до 4 впрысков за один цикл. Такая технология позволяет смягчить работу силового агрегата и снизить токсичность выхлопа.

  • Common Rail. Эта конструкция представляет собой общую топливную магистраль (рампу), в которой накапливается горючее, после чего по команде электронного управляющего блока впрыскивается через пьезоэлектрические или электромагнитные форсунки. Конструкция данного типа подразумевает применение ТНВД только для нагнетания давления в аккумуляторе, не используя его для регулировки момента впрыска и дозирования порций топлива. Такое конструктивное решение позволило сократить расход горючего до 20% при одновременном возрастании крутящего момента на малых оборотах до 25%. Электронный блок управления распылителями контролирует длительность фазы впрыска и оптимальный момент ее проведения по показателям ряда датчиков – температурного режима мотора, текущей нагрузки на него, давления в рампе, положение педали акселератора и т.д.

Сочетания турбины и системы Common Rail на сегодняшний день считается наиболее эффективным способом увеличения мощности дизельного двигателя при одновременном уменьшении токсичности его выхлопа.

как работает и чем отличается от бензинового мотора? Особенности, понятие и конструкция

 
Многие люди знают о дизельных двигателях с 70-х годов 20 века, когда они официально появились на автомобильной арене. Для справки заметим, что даже в Америке во времена бензинового кризиса каждый автопроизводитель выпускал хотя бы одну модель легкового автомобиля с дизельным двигателем.
{banner_adsensetext}
Чтобы попасть к истокам возникновения дизельных двигателей, нужно сперва вернуться намного раньше, чем в 70-ые годы. Дизельный двигатель фактически был изобретен инженером по имени Рудольф Дизель аж в конце 19 века. Как это было? Шел 1892 год, когда Рудольф Дизель получил патент на уникальный дизельный силовой агрегат. Так что это довольно древняя история.

В свою очередь заметим, что большинство современных автомобилей, выпускаемых на рынок в настоящее время комплектуются все же бензиновыми моторами. Чтобы сравнить эти два самых распространённых типа двигателя, нужно знать, как работает бензиновый двигатель внутреннего сгорания и, как работает дизельная силовая установка.

Бензиновый двигатель более распространен среди автолюбителей, поэтому начнем именно с него. В современном бензиновом силовой агрегате, бензин поступает в каждый цилиндр через специальную топливную форсунку. Форсунка в свою очередь, распыляет нужное количество топлива в рабочую область цилиндра прямо над впускным клапаном, где оно смешивается с воздухом, прошедшим через воздушный фильтр и попавшим во впускной коллектор. Оттуда все эта смесь попадает в каждый цилиндр силовой установки.

Дизельный же мотор работает практически по тому же принципу, что и бензиновый, но немного по-другому. Дизельный силовой агрегат — это тоже двигатель внутреннего сгорания, как и бензиновый, но в нем топливо (солярка) поступает другим способом. В дизельном двигателе топливо впрыскивается непосредственно в цилиндр и смешивается с воздухом уже там.

{banner_reczagyand}
Так как дизельная форсунка расположена прямо в камере сгорания, она должна быть более выносливой, чем бензиновая. Также дизельное топливо, подающееся к форсункам, находится под гораздо большим давлением, чем бензин в инжекторном двигателе. Таким образом, вся магия дизеля происходит именно внутри цилиндра.

В то время, как бензиновому двигателю нужна искра для того чтобы поджечь смесь воздуха и бензина, дизель может загореться, если его просто поместить под высокое давление, благодаря которому происходит нагрев и воспламенение. При прогреве дизельного двигателя происходит увеличение его эффективности. Это удивительная система и она потребляет намного меньше энергии, чем аналогичный бензиновый двигатель.

Первые дизельные двигатели отличались очень высоким шумом, производимым при работе. Ответом для решения этой проблемы стало использования камеры предварительного сгорания. Предварительное сгорания использует тепло двигателя, чтобы начать процесс воспламенения в небольшой камере за пределами основной камеры сгорания. После этого за миллисекунду происходит воспламенение и в основной камере сгорания. Благодаря этому дизельные двигатели стали тихими в процессе работы.

Как работают дизельные двигатели?

Вы когда-нибудь с изумлением смотрели, как гигантский грузовик медленно ползет в гору? Возможно нет! Такие вещи случаются каждый день. Но остановись и подумай
момент о том, что происходит — как огромный, тяжелый груз
систематически преодолевать подавляющую силу гравитации, используя
не более чем несколько чашек грязной жидкости (иными словами, топлива) — и, согласитесь,
то, что вы видите, весьма примечательно.
Дизельные двигатели — это сила наших самых больших машин — грузовиков,
поезда, корабли и подводные лодки. На первый взгляд, они
аналогичны обычным бензиновым (бензиновым) двигателям, но генерируют большую мощность,
более эффективно, работая немного по-другому. давайте возьмем
пристальный взгляд!

Фото: Дизельные двигатели (такие, как в этом железнодорожном локомотиве) идеально подходят для буксировки тяжелых поездов. Это прекрасно сохранившийся (и тщательно отполированный!) вагон British Rail Class 55 («Deltic»), номер 55022, именуемый Royal Scots Grey, датированный 1960 годом.
Дизельный двигатель Napier Deltic, который приводит его в действие.

Содержание

  1. Что такое дизельный двигатель?
  2. Чем дизельный двигатель отличается от бензинового?
    • Четырехтактные двигатели
    • Двухтактные двигатели
  3. Что делает дизельный двигатель более эффективным?
  4. Чем отличается дизельное топливо?
  5. Преимущества и недостатки дизельных двигателей
  6. Кто изобрел дизельный двигатель?
  7. Узнать больше

Что такое дизельный двигатель?

Как и бензиновый двигатель, дизельный двигатель относится к типу двигателей внутреннего сгорания. Горение — это еще одно слово для обозначения горения, и внутреннее
означает внутри, поэтому двигатель внутреннего сгорания — это просто двигатель, в котором
топливо сгорает внутри основной части двигателя (цилиндры)
где производится мощность.

Это сильно отличается от внешнего
двигатель внутреннего сгорания, такой как те, которые использовались старомодными паровыми
локомотивы. В паровой машине есть большой огонь на одном конце
котел, нагревающий воду для получения пара. Пар стекает долго
трубки к цилиндру на противоположном конце котла, куда он толкает
поршень назад и вперед, чтобы двигать колеса. Это внешний
сгорание, потому что огонь находится вне цилиндра (действительно,
обычно 6-7 метров или 20-30 футов). В бензиновом или дизельном двигателе топливо
горит внутри самих цилиндров. Отходы внутреннего сгорания
гораздо меньше энергии, потому что тепло не должно течь откуда
производится в цилиндр: все происходит в том же
место. Вот почему двигатели внутреннего сгорания более эффективны.
чем двигатели внешнего сгорания (они производят больше энергии от
одинаковый объем топлива).

Фото: Типичный дизельный двигатель (от пожарной машины) производства Detroit Diesel Corporation (DDC). Фото Хуана Антуана Кинга предоставлено ВМС США и
Викисклад.

Чем дизельный двигатель отличается от бензинового?

Бензиновые и дизельные двигатели работают за счет внутреннего сгорания, но в
немного разными способами. В бензиновом двигателе топливо и воздух
вводят в небольшие металлические цилиндры. Поршень сжимается (сжимается)
смесь, делающую ее взрывоопасной, и небольшая электрическая искра от
свеча зажигания поджигает его. Это заставляет смесь взрываться,
генерируя энергию, которая толкает поршень вниз по цилиндру и
(через коленчатый вал и шестерни) поворачивает колеса. Ты можешь читать
подробнее об этом и посмотрите простую анимацию того, как это работает в нашем
статья про автомобильные двигатели.

Дизельные двигатели аналогичны, но проще. Сначала воздух попадает в
цилиндр и поршень сжимают его — но гораздо больше, чем в
бензиновый двигатель. В бензиновом двигателе топливно-воздушная смесь
сжимается примерно до десятой части своего первоначального объема. Но на дизеле
двигателем воздух сжимается от 14 до 25 раз. [1]
Если вы когда-нибудь накачивали велосипедную шину, то чувствовали, как насос
тем горячее в ваших руках, чем дольше вы его использовали. Это потому что
при сжатии газа выделяется тепло. Представьте себе, сколько тепла
создается за счет нагнетания воздуха в пространство, в 14–25 раз меньшее, чем обычно
занимает. Бывает так жарко, что воздух становится действительно
горячие — обычно не менее 500°C (1000°F), а иногда и очень
жарче. Когда воздух сжимается, туман топлива распыляется в
цилиндр обычно (в современном двигателе) электронным
система впрыска топлива, которая работает немного как сложный аэрозоль
Можно. (Количество впрыскиваемого топлива варьируется в зависимости от мощности
водитель хочет, чтобы двигатель производил.) Воздух настолько горячий, что
топливо мгновенно воспламеняется и взрывается без искры
затыкать. Этот управляемый взрыв заставляет поршень выталкиваться из
цилиндр, производящий энергию, приводящую в движение транспортное средство или машину.
на котором установлен двигатель. Когда поршень возвращается в
цилиндр, выхлопные газы выталкиваются через выпускной клапан
и этот процесс повторяется сотни или тысячи раз в
минута!

Что делает дизельный двигатель более эффективным?

Фото: Типовой дизельный двигатель проходит испытания в лабораторных условиях.
Фотография Пэта Коркери предоставлена ​​Министерством энергетики США/Национальной лабораторией возобновляемых источников энергии (DOE/NREL).

Дизельные двигатели почти в два раза эффективнее бензиновых двигателей — примерно на 40–45 %.
в лучшем случае эффективен. [2]
Проще говоря, это означает, что вы можете проехать гораздо дальше на том же количестве топлива.
(или получить больше миль за ваши деньги). Есть несколько причин для
это. Во-первых, они сильнее сжимаются и работают при более высоких температурах.
Фундаментальная теория работы тепловых двигателей,
известный как правило Карно, говорит нам, что КПД двигателя зависит
на высоких и низких температурах, между которыми он работает.
Дизельный двигатель, который работает при большей разнице температур
(более высокая самая высокая температура или самая низкая более низкая температура) более эффективны.
Во-вторых, отсутствие системы зажигания от свечи зажигания делает
более простая конструкция, которая может легко сжимать воздух намного сильнее — и
это заставляет топливо сгорать горячее и полнее, высвобождая больше энергии.
Еще одна экономия эффективности
слишком. В бензиновом двигателе, работающем не на полную мощность, нужно
подавать больше топлива (или меньше воздуха) в цилиндр, чтобы он работал;
дизельные двигатели не имеют этой проблемы, поэтому им нужно меньше топлива, когда
они работают на меньшей мощности. Еще одним важным фактором является то, что
дизельное топливо несет немного больше энергии на галлон, чем бензин
потому что молекулы, из которых он сделан, имеют больше энергии, запирающей их
атомов вместе (другими словами, дизель
имеет более высокую плотность энергии, чем бензин). Дизель тоже лучше
смазка, чем бензин, поэтому
дизельный двигатель естественно будет работать с меньшим трением.

Чем отличается дизельное топливо?

Дизель и бензин совершенно разные. Вы будете знать это, если вы
когда-либо слышал ужасные истории о людях, которые заправили свою машину или
грузовик с неподходящим топливом! По сути дизель это
более низкокачественный, менее очищенный продукт нефти, полученный из более тяжелой
углеводороды (молекулы, построенные из большего количества углерода и водорода
атомы). Сырые дизельные двигатели без сложного впрыска топлива
Теоретически системы могут работать практически на любом углеводородном топливе.
популярности биодизеля (разновидность биотоплива, изготовленного, в частности, из
вещи, отработанное растительное масло). Изобретатель дизельного двигателя,
Рудольф Дизель успешно запускал свои ранние двигатели на арахисовом масле и
думал, что его двигатель сделает людям одолжение, освободив их от
зависимость от топлива, такого как уголь и бензин, и централизованного
источники силы. [3]
Если бы он только знал!

Фото: Смазка будет путешествовать: Джошуа и Кайя Тикелл, пара
защитники окружающей среды, используйте этот трейлер (Green Grease Machine) для производства биодизельного топлива для своего фургона (прикрепленного спереди) из отходов кулинарного масла, выбрасываемых ресторанами быстрого питания.
Топливо стоит впечатляющие 0,80 доллара за галлон. Фото Уоррена Гретца предоставлено США.
Министерство энергетики/Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии (DOE/NREL).

Преимущества и недостатки дизельных двигателей

Дизели являются наиболее универсальными двигателями, работающими на топливе, из распространенных на сегодняшний день.
можно найти во всем, от поездов и подъемных кранов до бульдозеров и
подводные лодки. По сравнению с бензиновыми двигателями они проще,
эффективнее и экономичнее. Они также безопаснее, потому что дизельного топлива меньше.
летуч, а его пары менее взрывоопасны, чем бензин. В отличие от бензиновых двигателей, они особенно хороши для
перемещения больших грузов на низких скоростях, поэтому они идеально подходят для использования в
грузовые суда, грузовые автомобили, автобусы и локомотивы. Более высокое сжатие
означает, что детали дизельного двигателя должны выдерживать гораздо большую
напряжения и деформации, чем в бензиновом двигателе. Вот почему
дизелям нужно быть мощнее и тяжелее и зачем, на долго
время они использовались только для питания больших транспортных средств и машин. Пока
это может показаться недостатком, значит дизельные двигатели обычно более
надежные и служат намного дольше, чем бензиновые двигатели.

Фото: Дизельные двигатели используются не только в транспортных средствах: эти огромные стационарные дизельные двигатели вырабатывают электроэнергию на электростанции на
Остров Сан-Клементе. Фото Уоррена Гретца предоставлено США.
Министерство энергетики/Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии (DOE/NREL).

Загрязнение является одним
из самых больших недостатков дизельных двигателей: они
производят смесь загрязняющих веществ, включая оксиды азота, окись углерода,
углеводороды и частицы сажи, которые загрязняют и опасны для здоровья.
Теоретически дизели более эффективны, поэтому они
должны использовать меньше топлива, производить меньше выбросов углекислого газа (CO2) и
меньше способствуют глобальному потеплению.
На практике ведутся споры о том, так ли это на самом деле.
Некоторые лабораторные эксперименты показали средние выбросы дизельных двигателей.
лишь немного ниже, чем у бензиновых двигателей,
хотя производители настаивают на том, что если аналогичные дизельные и бензиновые автомобили
по сравнению, дизели действительно выходят лучше.
Другие недавние исследования показывают, что даже новые дизельные автомобили
сильно загрязняют окружающую среду. Европейское агентство по окружающей среде, например, отмечает, что даже типичный «чистый» дизельный автомобиль
который соответствует нормам выбросов ЕВРО 6, производит примерно в 10 раз больше азота
оксидное загрязнение, как у сопоставимого бензинового автомобиля. [4]
А выбросы CO2?
По данным Британского общества автопроизводителей
и Трейдеры: «Автомобили с дизельным двигателем внесли огромный вклад в сокращение выбросов CO2. С 2002 года покупатели, выбирающие дизельное топливо, предотвратили попадание в атмосферу почти 3 миллионов тонн CO2».
Дизельные двигатели, как правило, изначально стоят дороже, чем бензиновые двигатели, хотя их более низкие эксплуатационные расходы и
более длительный срок службы обычно компенсирует это.
Несмотря на это, покупатели автомобилей больше не кажутся убежденными: с тех пор продажи значительно упали.
скандал с выбросами Volkswagen
в 2015 году, когда немецкий автопроизводитель исказил данные о выбросах своих дизельных автомобилей, чтобы они казались меньшими.
загрязняющий.

Нет никаких сомнений в том, что дизельные двигатели будут по-прежнему использоваться в тяжелых транспортных средствах — грузовиках,
автобусы, корабли и железнодорожные локомотивы — все они зависят от них, но их будущее в автомобилях и более легких транспортных средствах становится все более неопределенным. Стремление к использованию электромобилей дало мощный толчок к тому, чтобы бензиновые двигатели стали легче, экономичнее и меньше загрязняли окружающую среду, и эти усовершенствованные газовые двигатели подрывают некоторые предполагаемые преимущества использования дизелей в автомобилях. В условиях растущей конкуренции между доступными электромобилями и улучшенными
бензиновые автомобили, дизели могут оказаться вообще вытесненными. Опять же сами дизеля
постоянно развиваются; в 2011 году Министерство энергетики США предсказало, что будущие двигатели могут повысить эффективность с сегодняшних 40 процентов до 60 процентов и более. Если это произойдет, дизель может остаться
соперник в небольших транспортных средствах на многие годы вперед, особенно если их выбросы сажи
можно правильно решить.

Кто изобрел дизельный двигатель?

Неудивительно, что это был немецкий инженер Рудольф Дизель (1858–1913). Вот, вкратце, история:

  • 1861: французский инженер Альфонс Бо де Роша (1815–1893) излагает основную теорию четырехтактного двигателя и подает патент на эту идею 16 февраля 1862 года, но ему это не удается. собрать рабочую машину.
  • 1876: Немецкий инженер Николаус Отто (1832–1891) создает первый успешный четырехтактный двигатель внутреннего сгорания.
  • 1878: шотландец Дугалд Клерк (1854–1932) разрабатывает двухтактный двигатель.
  • 1880: 22 года,
    Рудольф Дизель переходит на работу к инженеру-холодильнику Карлу фон
    Линде (1842–1934), где он узнает о термодинамике (наука
    того, как движется тепло) и как работают двигатели.
  • 1890: Дизель придумал, как улучшить двигатель внутреннего сгорания
    двигатель, использующий более высокое давление и температуру, для которого не требуется свеча зажигания.
  • 1892: Дизель начинает патентовать свои идеи, чтобы другие не могли ими воспользоваться.

    Изображение: Оригинальный двигатель внутреннего сгорания Рудольфа Дизеля, как он нарисовал его в своем патенте 1895 года.
    Цилиндр (1) находится вверху. 2) «Плунжер» (как называл его Дизель) прикреплен кривошипом и шатуном (3) к маховику (4). Шестерня, приводимая в движение маховиком (5), соединена с центробежным регулятором (6), который поддерживает постоянную скорость вращения двигателя (отключая подачу топлива, если двигатель работает слишком быстро, затем снова включая его, когда двигатель снова замедляется). Изображение предоставлено Управлением по патентам и товарным знакам США (цвета и нумерация добавлены нами для упрощения объяснения). Вы можете прочитать больше в
    Патент США № 542 846: Способ и устройство для преобразования тепла в работу Рудольфа Дизеля.

  • 1893: Дизель строит огромный стационарный двигатель, который работает в течение одной минуты самостоятельно.
    власти, 17 февраля 1894 года.
  • 1895: Патент на дизельный двигатель выдан в США 16 июля 1895 года.
  • 1898: С помощью Дизеля в
    завод Адольфа Буша в Сент-Луисе, штат Миссури, США.
    (1839–1913), пивовар пива Budweiser.
  • 1899: На заводе Diesel в Аугсбурге начинается производство дизельных двигателей.
    Дизель начинает лицензировать свои идеи другим фирмам и вскоре становится
    очень богатый.
  • 1903: Petit Pierre, одно из первых дизельных судов, начинает работу на канале Марна-Рейн во Франции.
  • 1912: MS Selandia, первое океанское дизельное судно, совершает свой первый рейс.
  • 1913: Дизель умирает при загадочных обстоятельствах, по-видимому, выпав за борт корабля «Дрезден» во время путешествия из Лондона, Англия, в Германию. Ходят слухи, что он был убит или покончил жизнь самоубийством, но ничего не известно.
    доказано.
  • 1931: Клесси Камминс,
    основатель Cummins Engine Co., строит один из первых успешных автомобилей с дизельным двигателем и демонстрирует его эффективность, проехав на нем из Индианаполиса в Нью-Йорк всего за 1,39 доллара.топлива.
  • 1931: Компания Caterpillar произвела революцию в сельском хозяйстве, представив Diesel Sixty,
    свой первый гусеничный трактор с дизельным двигателем, созданный на базе популярной модели Caterpillar Sixty.
  • 1936: Mercedes представляет
    260D, один из первых серийных легковых автомобилей с дизельным двигателем.
    остается в производстве до 1940 года. В течение следующих четырех десятилетий Mercedes продает почти два миллиона автомобилей с дизельным двигателем.
  • 1939: General Motors представляет свой EMD FT, мощный дизель-электрический локомотив, и отправляет первый из них (номер 103) в годичное путешествие, чтобы продемонстрировать его ценность. Несомненно доказывая превосходство дизеля, это звучит похоронным звоном для паровозов.
  • 1970-е годы: глобальный топливный кризис возродил интерес к использованию в автомобилях небольших эффективных дизельных двигателей.
  • 1987: Всемирно известный корабль Queen Elizabeth 2 (QE2)
    был переоборудован девятью дизель-электрическими двигателями (каждый размером с двухэтажный автобус), что делало его самым мощным торговым судном с дизельным двигателем в то время.
  • 2000: Peugeot представляет первые в мире сажевые фильтры (PF) для дизельных двигателей модели 607, заявляющие о снижении выбросов сажи на 99 процентов.
  • 2015: Volkswagen втянут в огромный глобальный скандал из-за систематического мошенничества с тестами на выбросы дизельных двигателей. Продажи дизельных автомобилей резко упали впервые за много лет.
  • 2017: Volvo становится первым крупным автопроизводителем, отказавшимся от бензиновых и дизельных двигателей.
    с 2019 года все новые автомобили будут гибридными или полностью электрическими.

Узнайте больше

На этом сайте

  • Биотопливо
  • Карбюраторы
  • Электрические и гибридные автомобили
  • Двигатели (общий обзор тепловых двигателей)
  • Бензиновые автомобильные двигатели
  • История автомобилей

На других сайтах

  • Форум дизельных технологий: отраслевая организация, продвигающая более чистые и эффективные дизельные двигатели.

Книги

Для читателей старшего возраста
  • Справочник по дизельным двигателям Клауса Молленхауэра, Гельмута Чоке (ред.). Springer, 2010. Обширный сборник научных статей, посвященных истории и эксплуатации всех видов дизельных двигателей.
  • Два основных двигателя глобализации: история и влияние дизельных двигателей и газовых турбин, Вацлав Смил. MIT Press, 2010. Увлекательный социальный анализ влияния дизельного двигателя на нашу жизнь.
  • Биодизель: рост экономики новой энергии, Грег Пал. Chelsea Green, 2008. Всемирный обзор биодизеля, включая его историю, будущее и воздействие на окружающую среду.
  • Дизельный двигатель Дэниела Дж. Холта (ред.). Общество автомобильных инженеров, 2004 г. Сборник технических документов, освещающих последние тенденции и разработки в области проектирования двигателей.
  • Справочник по дизельным двигателям Бернарда Чаллена и Родики Баранеску. Butterworth-Heinemann, 1999. Подробное, хорошо иллюстрированное руководство по всем видам дизельных двигателей и их применению, охватывающее как дорожные, так и морские транспортные средства.
  • Дизель: Человек и двигатель Мортона Гроссера. Дэвид и Чарльз, 1978 г. Если вы ищете простую биографию Дизеля, эта очень читаемая старая книга стоит поискать; довольно легко найти б/у. Первая часть представляет собой хронологический отчет о том, как Дизель разработал свой двигатель, в основном благодаря одержимости стремлением превзойти эффективность бензина и пара. Последние несколько глав (о состоянии мирового производства дизельного топлива) крайне устарели и не стоят того, чтобы их читать, но первые три четверти книги остаются совершенно актуальными.
Для младших читателей
  • Car Science by Richard Hammond. DK, 2007. Это лучше всего подходит для детей в возрасте 9–12 лет, но будет интересно и читателям постарше. (Я работал одним из консультантов и авторов этой книги и очень рекомендую ее.)

Статьи

  • Великобритания может запретить продажу бензиновых и дизельных автомобилей через 12 лет, сообщает Shapps by Jasper Jolly. The Guardian, 12 февраля 2020 г.
    Британское правительство предполагает, что оно может полностью запретить двигатели внутреннего сгорания чуть более чем через десять лет.
  • Тесты на выбросы «невозможно обмануть» показывают, что почти все новые дизели все еще грязные Дэмиан Кэррингтон, The Guardian, 6 июня 2018 г. Новое исследование предполагает, что дизельные двигатели в подавляющем большинстве виноваты в загрязнении воздуха в городах.
  • Насколько токсичен ваш
    выхлоп автомобиля? Том де Кастелла, BBC News, 17 октября 2017 г. Почему современные дизели грязнее, чем вы думаете, и почему европейские системы контроля выбросов, основанные на нереалистичных лабораторных испытаниях, не смогли сделать их такими чистыми, как мы ожидаем.
  • По мере того, как скандал с выбросами расширяется, будущее дизельных двигателей в Европе выглядит шатким, Джек Юинг. Нью-Йорк Таймс. 25 июля 2017. Дизельные двигатели могут стать самыми большими жертвами скандала с Volkswagen.
  • Дизельный двигатель на 120 Вацлава Смила. IEEE Спектр. 23 января 2017 г. Почему дизельные двигатели никуда не денутся.
  • Как двигатель Рудольфа Дизеля изменил мир, Тим Харфорд, BBC News, 19 декабря 2016 г. Краткий отчет о жизни Дизеля (и неоднозначной смерти).
  • Грязная правда о «Чистом дизеле» Тараса Греско. Нью-Йорк Таймс. Почему наша любовь к дизелям так ужасно испортилась?
  • Затемнение будущего дизельного топлива в автомобилях, Конрад де Энлль. Нью-Йорк Таймс. 8 декабря 2015 г. Есть ли будущее у дизеля в легковых автомобилях?
  • Дизельные автомобили: не пора ли перейти на более чистое топливо? Ричард Андерсон, BBC News, 16 июля 2015 г. С точки зрения загрязнения и выбросов дизельные двигатели кажутся вредными для окружающей среды.
  • Argonne Labs моделирует дизельный двигатель Филипа Э. Росса. IEEE Спектр. 2 октября 2014 г.
    Почему для моделирования того, что происходит внутри двигателя, нужен один из самых мощных в мире суперкомпьютеров?
  • Являются ли газовые двигатели более эффективными, чем дизельные? Рекс Рой, Popular Mechanics, 22 ноября 2010 г.

Технические ссылки

  • Рациональный тепловой двигатель Дизеля: лекция Рудольфа Дизеля. Издательство Progressive Age Publishing, 1897. Эта захватывающая стенограмма — отличное место для более глубокого технического понимания научных и инженерных мотивов Дизеля. Он точно описывает, чего он пытался достичь и как он это делал, кратко документирует историю своих экспериментов на сегодняшний день и включает некоторые сторонние тесты, подтверждающие эффективность его двигателя.

Патенты

  • Патент США № 542,846: Метод и устройство для преобразования тепла в работу Рудольфом Дизелем, 16 июля 1895 г. Оригинальный дизельный двигатель, описанный самим изобретателем в одном из первых патентов.
  • Патент США № 542846: Двигатель внутреннего сгорания Рудольфа Дизеля, 9 августа 1898 г. Усовершенствованная версия двигателя Дизеля, описанная в чуть более позднем патенте.

Каталожные номера

  1. ↑   Вы увидите множество вариантов этой цифры.
    В современной дизельной технологии: дизельные двигатели (Cengage, 2009 г.)., стр. 48), Шон Беннет цитирует 14–24 с типичным значением 16/17.
  2. ↑   Это явно спорный вопрос, в зависимости от того, какие двигатели
    ты сравниваешь. В статье Википедии есть общее обсуждение
    В КПД двигателя.
  3. ↑   Арахисовое масло упоминается во многих источниках, в том числе «Как двигатель Рудольфа Дизеля изменил мир» Тима Харфорда, BBC News, 19 декабря 2016 г. Краткое изложение собственных мыслей Дизеля о децентрализации см.
    см. Рациональный тепловой двигатель Дизеля: лекция, Progressive Publishing, 189.7, с.18.
  4. ↑   [PDF] Качество воздуха в
    Отчет Европа — 2016 г. , Европейское агентство по окружающей среде, Отчет ЕАОС № 28/2016, стр. 45.

Как работают дизельные двигатели?

Вы когда-нибудь с изумлением смотрели, как гигантский грузовик медленно ползет в гору? Возможно нет! Такие вещи случаются каждый день. Но остановись и подумай
момент о том, что происходит — как огромный, тяжелый груз
систематически преодолевать подавляющую силу гравитации, используя
не более чем несколько чашек грязной жидкости (иными словами, топлива) — и, согласитесь,
то, что вы видите, весьма примечательно.
Дизельные двигатели — это сила наших самых больших машин — грузовиков,
поезда, корабли и подводные лодки. На первый взгляд, они
аналогичны обычным бензиновым (бензиновым) двигателям, но генерируют большую мощность,
более эффективно, работая немного по-другому. давайте возьмем
пристальный взгляд!

Фото: Дизельные двигатели (такие, как в этом железнодорожном локомотиве) идеально подходят для буксировки тяжелых поездов. Это прекрасно сохранившийся (и тщательно отполированный!) вагон British Rail Class 55 («Deltic»), номер 55022, именуемый Royal Scots Grey, датированный 1960 годом.
Дизельный двигатель Napier Deltic, который приводит его в действие.

Содержание

  1. Что такое дизельный двигатель?
  2. Чем дизельный двигатель отличается от бензинового?
    • Четырехтактные двигатели
    • Двухтактные двигатели
  3. Что делает дизельный двигатель более эффективным?
  4. Чем отличается дизельное топливо?
  5. Преимущества и недостатки дизельных двигателей
  6. Кто изобрел дизельный двигатель?
  7. Узнать больше

Что такое дизельный двигатель?

Как и бензиновый двигатель, дизельный двигатель относится к типу двигателей внутреннего сгорания. Горение — это еще одно слово для обозначения горения, и внутреннее
означает внутри, поэтому двигатель внутреннего сгорания — это просто двигатель, в котором
топливо сгорает внутри основной части двигателя (цилиндры)
где производится мощность.

Это сильно отличается от внешнего
двигатель внутреннего сгорания, такой как те, которые использовались старомодными паровыми
локомотивы. В паровой машине есть большой огонь на одном конце
котел, нагревающий воду для получения пара. Пар стекает долго
трубки к цилиндру на противоположном конце котла, куда он толкает
поршень назад и вперед, чтобы двигать колеса. Это внешний
сгорание, потому что огонь находится вне цилиндра (действительно,
обычно 6-7 метров или 20-30 футов). В бензиновом или дизельном двигателе топливо
горит внутри самих цилиндров. Отходы внутреннего сгорания
гораздо меньше энергии, потому что тепло не должно течь откуда
производится в цилиндр: все происходит в том же
место. Вот почему двигатели внутреннего сгорания более эффективны.
чем двигатели внешнего сгорания (они производят больше энергии от
одинаковый объем топлива).

Фото: Типичный дизельный двигатель (от пожарной машины) производства Detroit Diesel Corporation (DDC). Фото Хуана Антуана Кинга предоставлено ВМС США и
Викисклад.

Чем дизельный двигатель отличается от бензинового?

Бензиновые и дизельные двигатели работают за счет внутреннего сгорания, но в
немного разными способами. В бензиновом двигателе топливо и воздух
вводят в небольшие металлические цилиндры. Поршень сжимается (сжимается)
смесь, делающую ее взрывоопасной, и небольшая электрическая искра от
свеча зажигания поджигает его. Это заставляет смесь взрываться,
генерируя энергию, которая толкает поршень вниз по цилиндру и
(через коленчатый вал и шестерни) поворачивает колеса. Ты можешь читать
подробнее об этом и посмотрите простую анимацию того, как это работает в нашем
статья про автомобильные двигатели.

Дизельные двигатели аналогичны, но проще. Сначала воздух попадает в
цилиндр и поршень сжимают его — но гораздо больше, чем в
бензиновый двигатель. В бензиновом двигателе топливно-воздушная смесь
сжимается примерно до десятой части своего первоначального объема. Но на дизеле
двигателем воздух сжимается от 14 до 25 раз. [1]
Если вы когда-нибудь накачивали велосипедную шину, то чувствовали, как насос
тем горячее в ваших руках, чем дольше вы его использовали. Это потому что
при сжатии газа выделяется тепло. Представьте себе, сколько тепла
создается за счет нагнетания воздуха в пространство, в 14–25 раз меньшее, чем обычно
занимает. Бывает так жарко, что воздух становится действительно
горячие — обычно не менее 500°C (1000°F), а иногда и очень
жарче. Когда воздух сжимается, туман топлива распыляется в
цилиндр обычно (в современном двигателе) электронным
система впрыска топлива, которая работает немного как сложный аэрозоль
Можно. (Количество впрыскиваемого топлива варьируется в зависимости от мощности
водитель хочет, чтобы двигатель производил.) Воздух настолько горячий, что
топливо мгновенно воспламеняется и взрывается без искры
затыкать. Этот управляемый взрыв заставляет поршень выталкиваться из
цилиндр, производящий энергию, приводящую в движение транспортное средство или машину.
на котором установлен двигатель. Когда поршень возвращается в
цилиндр, выхлопные газы выталкиваются через выпускной клапан
и этот процесс повторяется сотни или тысячи раз в
минута!

Что делает дизельный двигатель более эффективным?

Фото: Типовой дизельный двигатель проходит испытания в лабораторных условиях.
Фотография Пэта Коркери предоставлена ​​Министерством энергетики США/Национальной лабораторией возобновляемых источников энергии (DOE/NREL).

Дизельные двигатели почти в два раза эффективнее бензиновых двигателей — примерно на 40–45 %.
в лучшем случае эффективен. [2]
Проще говоря, это означает, что вы можете проехать гораздо дальше на том же количестве топлива.
(или получить больше миль за ваши деньги). Есть несколько причин для
это. Во-первых, они сильнее сжимаются и работают при более высоких температурах.
Фундаментальная теория работы тепловых двигателей,
известный как правило Карно, говорит нам, что КПД двигателя зависит
на высоких и низких температурах, между которыми он работает.
Дизельный двигатель, который работает при большей разнице температур
(более высокая самая высокая температура или самая низкая более низкая температура) более эффективны.
Во-вторых, отсутствие системы зажигания от свечи зажигания делает
более простая конструкция, которая может легко сжимать воздух намного сильнее — и
это заставляет топливо сгорать горячее и полнее, высвобождая больше энергии.
Еще одна экономия эффективности
слишком. В бензиновом двигателе, работающем не на полную мощность, нужно
подавать больше топлива (или меньше воздуха) в цилиндр, чтобы он работал;
дизельные двигатели не имеют этой проблемы, поэтому им нужно меньше топлива, когда
они работают на меньшей мощности. Еще одним важным фактором является то, что
дизельное топливо несет немного больше энергии на галлон, чем бензин
потому что молекулы, из которых он сделан, имеют больше энергии, запирающей их
атомов вместе (другими словами, дизель
имеет более высокую плотность энергии, чем бензин). Дизель тоже лучше
смазка, чем бензин, поэтому
дизельный двигатель естественно будет работать с меньшим трением.

Чем отличается дизельное топливо?

Дизель и бензин совершенно разные. Вы будете знать это, если вы
когда-либо слышал ужасные истории о людях, которые заправили свою машину или
грузовик с неподходящим топливом! По сути дизель это
более низкокачественный, менее очищенный продукт нефти, полученный из более тяжелой
углеводороды (молекулы, построенные из большего количества углерода и водорода
атомы). Сырые дизельные двигатели без сложного впрыска топлива
Теоретически системы могут работать практически на любом углеводородном топливе.
популярности биодизеля (разновидность биотоплива, изготовленного, в частности, из
вещи, отработанное растительное масло). Изобретатель дизельного двигателя,
Рудольф Дизель успешно запускал свои ранние двигатели на арахисовом масле и
думал, что его двигатель сделает людям одолжение, освободив их от
зависимость от топлива, такого как уголь и бензин, и централизованного
источники силы. [3]
Если бы он только знал!

Фото: Смазка будет путешествовать: Джошуа и Кайя Тикелл, пара
защитники окружающей среды, используйте этот трейлер (Green Grease Machine) для производства биодизельного топлива для своего фургона (прикрепленного спереди) из отходов кулинарного масла, выбрасываемых ресторанами быстрого питания.
Топливо стоит впечатляющие 0,80 доллара за галлон. Фото Уоррена Гретца предоставлено США.
Министерство энергетики/Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии (DOE/NREL).

Преимущества и недостатки дизельных двигателей

Дизели являются наиболее универсальными двигателями, работающими на топливе, из распространенных на сегодняшний день.
можно найти во всем, от поездов и подъемных кранов до бульдозеров и
подводные лодки. По сравнению с бензиновыми двигателями они проще,
эффективнее и экономичнее. Они также безопаснее, потому что дизельного топлива меньше.
летуч, а его пары менее взрывоопасны, чем бензин. В отличие от бензиновых двигателей, они особенно хороши для
перемещения больших грузов на низких скоростях, поэтому они идеально подходят для использования в
грузовые суда, грузовые автомобили, автобусы и локомотивы. Более высокое сжатие
означает, что детали дизельного двигателя должны выдерживать гораздо большую
напряжения и деформации, чем в бензиновом двигателе. Вот почему
дизелям нужно быть мощнее и тяжелее и зачем, на долго
время они использовались только для питания больших транспортных средств и машин. Пока
это может показаться недостатком, значит дизельные двигатели обычно более
надежные и служат намного дольше, чем бензиновые двигатели.

Фото: Дизельные двигатели используются не только в транспортных средствах: эти огромные стационарные дизельные двигатели вырабатывают электроэнергию на электростанции на
Остров Сан-Клементе. Фото Уоррена Гретца предоставлено США.
Министерство энергетики/Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии (DOE/NREL).

Загрязнение является одним
из самых больших недостатков дизельных двигателей: они
производят смесь загрязняющих веществ, включая оксиды азота, окись углерода,
углеводороды и частицы сажи, которые загрязняют и опасны для здоровья.
Теоретически дизели более эффективны, поэтому они
должны использовать меньше топлива, производить меньше выбросов углекислого газа (CO2) и
меньше способствуют глобальному потеплению.
На практике ведутся споры о том, так ли это на самом деле.
Некоторые лабораторные эксперименты показали средние выбросы дизельных двигателей.
лишь немного ниже, чем у бензиновых двигателей,
хотя производители настаивают на том, что если аналогичные дизельные и бензиновые автомобили
по сравнению, дизели действительно выходят лучше.
Другие недавние исследования показывают, что даже новые дизельные автомобили
сильно загрязняют окружающую среду. Европейское агентство по окружающей среде, например, отмечает, что даже типичный «чистый» дизельный автомобиль
который соответствует нормам выбросов ЕВРО 6, производит примерно в 10 раз больше азота
оксидное загрязнение, как у сопоставимого бензинового автомобиля. [4]
А выбросы CO2?
По данным Британского общества автопроизводителей
и Трейдеры: «Автомобили с дизельным двигателем внесли огромный вклад в сокращение выбросов CO2. С 2002 года покупатели, выбирающие дизельное топливо, предотвратили попадание в атмосферу почти 3 миллионов тонн CO2».
Дизельные двигатели, как правило, изначально стоят дороже, чем бензиновые двигатели, хотя их более низкие эксплуатационные расходы и
более длительный срок службы обычно компенсирует это.
Несмотря на это, покупатели автомобилей больше не кажутся убежденными: с тех пор продажи значительно упали.
скандал с выбросами Volkswagen
в 2015 году, когда немецкий автопроизводитель исказил данные о выбросах своих дизельных автомобилей, чтобы они казались меньшими.
загрязняющий.

Нет никаких сомнений в том, что дизельные двигатели будут по-прежнему использоваться в тяжелых транспортных средствах — грузовиках,
автобусы, корабли и железнодорожные локомотивы — все они зависят от них, но их будущее в автомобилях и более легких транспортных средствах становится все более неопределенным. Стремление к использованию электромобилей дало мощный толчок к тому, чтобы бензиновые двигатели стали легче, экономичнее и меньше загрязняли окружающую среду, и эти усовершенствованные газовые двигатели подрывают некоторые предполагаемые преимущества использования дизелей в автомобилях. В условиях растущей конкуренции между доступными электромобилями и улучшенными
бензиновые автомобили, дизели могут оказаться вообще вытесненными. Опять же сами дизеля
постоянно развиваются; в 2011 году Министерство энергетики США предсказало, что будущие двигатели могут повысить эффективность с сегодняшних 40 процентов до 60 процентов и более. Если это произойдет, дизель может остаться
соперник в небольших транспортных средствах на многие годы вперед, особенно если их выбросы сажи
можно правильно решить.

Кто изобрел дизельный двигатель?

Неудивительно, что это был немецкий инженер Рудольф Дизель (1858–1913). Вот, вкратце, история:

  • 1861: французский инженер Альфонс Бо де Роша (1815–1893) излагает основную теорию четырехтактного двигателя и подает патент на эту идею 16 февраля 1862 года, но ему это не удается. собрать рабочую машину.
  • 1876: Немецкий инженер Николаус Отто (1832–1891) создает первый успешный четырехтактный двигатель внутреннего сгорания.
  • 1878: шотландец Дугалд Клерк (1854–1932) разрабатывает двухтактный двигатель.
  • 1880: 22 года,
    Рудольф Дизель переходит на работу к инженеру-холодильнику Карлу фон
    Линде (1842–1934), где он узнает о термодинамике (наука
    того, как движется тепло) и как работают двигатели.
  • 1890: Дизель придумал, как улучшить двигатель внутреннего сгорания
    двигатель, использующий более высокое давление и температуру, для которого не требуется свеча зажигания.
  • 1892: Дизель начинает патентовать свои идеи, чтобы другие не могли ими воспользоваться.

    Изображение: Оригинальный двигатель внутреннего сгорания Рудольфа Дизеля, как он нарисовал его в своем патенте 1895 года.
    Цилиндр (1) находится вверху. 2) «Плунжер» (как называл его Дизель) прикреплен кривошипом и шатуном (3) к маховику (4). Шестерня, приводимая в движение маховиком (5), соединена с центробежным регулятором (6), который поддерживает постоянную скорость вращения двигателя (отключая подачу топлива, если двигатель работает слишком быстро, затем снова включая его, когда двигатель снова замедляется). Изображение предоставлено Управлением по патентам и товарным знакам США (цвета и нумерация добавлены нами для упрощения объяснения). Вы можете прочитать больше в
    Патент США № 542 846: Способ и устройство для преобразования тепла в работу Рудольфа Дизеля.

  • 1893: Дизель строит огромный стационарный двигатель, который работает в течение одной минуты самостоятельно.
    власти, 17 февраля 1894 года.
  • 1895: Патент на дизельный двигатель выдан в США 16 июля 1895 года.
  • 1898: С помощью Дизеля в
    завод Адольфа Буша в Сент-Луисе, штат Миссури, США.
    (1839–1913), пивовар пива Budweiser.
  • 1899: На заводе Diesel в Аугсбурге начинается производство дизельных двигателей.
    Дизель начинает лицензировать свои идеи другим фирмам и вскоре становится
    очень богатый.
  • 1903: Petit Pierre, одно из первых дизельных судов, начинает работу на канале Марна-Рейн во Франции.
  • 1912: MS Selandia, первое океанское дизельное судно, совершает свой первый рейс.
  • 1913: Дизель умирает при загадочных обстоятельствах, по-видимому, выпав за борт корабля «Дрезден» во время путешествия из Лондона, Англия, в Германию. Ходят слухи, что он был убит или покончил жизнь самоубийством, но ничего не известно.
    доказано.
  • 1931: Клесси Камминс,
    основатель Cummins Engine Co., строит один из первых успешных автомобилей с дизельным двигателем и демонстрирует его эффективность, проехав на нем из Индианаполиса в Нью-Йорк всего за 1,39 доллара. топлива.
  • 1931: Компания Caterpillar произвела революцию в сельском хозяйстве, представив Diesel Sixty,
    свой первый гусеничный трактор с дизельным двигателем, созданный на базе популярной модели Caterpillar Sixty.
  • 1936: Mercedes представляет
    260D, один из первых серийных легковых автомобилей с дизельным двигателем.
    остается в производстве до 1940 года. В течение следующих четырех десятилетий Mercedes продает почти два миллиона автомобилей с дизельным двигателем.
  • 1939: General Motors представляет свой EMD FT, мощный дизель-электрический локомотив, и отправляет первый из них (номер 103) в годичное путешествие, чтобы продемонстрировать его ценность. Несомненно доказывая превосходство дизеля, это звучит похоронным звоном для паровозов.
  • 1970-е годы: глобальный топливный кризис возродил интерес к использованию в автомобилях небольших эффективных дизельных двигателей.
  • 1987: Всемирно известный корабль Queen Elizabeth 2 (QE2)
    был переоборудован девятью дизель-электрическими двигателями (каждый размером с двухэтажный автобус), что делало его самым мощным торговым судном с дизельным двигателем в то время.
  • 2000: Peugeot представляет первые в мире сажевые фильтры (PF) для дизельных двигателей модели 607, заявляющие о снижении выбросов сажи на 99 процентов.
  • 2015: Volkswagen втянут в огромный глобальный скандал из-за систематического мошенничества с тестами на выбросы дизельных двигателей. Продажи дизельных автомобилей резко упали впервые за много лет.
  • 2017: Volvo становится первым крупным автопроизводителем, отказавшимся от бензиновых и дизельных двигателей.
    с 2019 года все новые автомобили будут гибридными или полностью электрическими.

Узнайте больше

На этом сайте

  • Биотопливо
  • Карбюраторы
  • Электрические и гибридные автомобили
  • Двигатели (общий обзор тепловых двигателей)
  • Бензиновые автомобильные двигатели
  • История автомобилей

На других сайтах

  • Форум дизельных технологий: отраслевая организация, продвигающая более чистые и эффективные дизельные двигатели.

Книги

Для читателей старшего возраста
  • Справочник по дизельным двигателям Клауса Молленхауэра, Гельмута Чоке (ред.). Springer, 2010. Обширный сборник научных статей, посвященных истории и эксплуатации всех видов дизельных двигателей.
  • Два основных двигателя глобализации: история и влияние дизельных двигателей и газовых турбин, Вацлав Смил. MIT Press, 2010. Увлекательный социальный анализ влияния дизельного двигателя на нашу жизнь.
  • Биодизель: рост экономики новой энергии, Грег Пал. Chelsea Green, 2008. Всемирный обзор биодизеля, включая его историю, будущее и воздействие на окружающую среду.
  • Дизельный двигатель Дэниела Дж. Холта (ред.). Общество автомобильных инженеров, 2004 г. Сборник технических документов, освещающих последние тенденции и разработки в области проектирования двигателей.
  • Справочник по дизельным двигателям Бернарда Чаллена и Родики Баранеску. Butterworth-Heinemann, 1999. Подробное, хорошо иллюстрированное руководство по всем видам дизельных двигателей и их применению, охватывающее как дорожные, так и морские транспортные средства.
  • Дизель: Человек и двигатель Мортона Гроссера. Дэвид и Чарльз, 1978 г. Если вы ищете простую биографию Дизеля, эта очень читаемая старая книга стоит поискать; довольно легко найти б/у. Первая часть представляет собой хронологический отчет о том, как Дизель разработал свой двигатель, в основном благодаря одержимости стремлением превзойти эффективность бензина и пара. Последние несколько глав (о состоянии мирового производства дизельного топлива) крайне устарели и не стоят того, чтобы их читать, но первые три четверти книги остаются совершенно актуальными.
Для младших читателей
  • Car Science by Richard Hammond. DK, 2007. Это лучше всего подходит для детей в возрасте 9–12 лет, но будет интересно и читателям постарше. (Я работал одним из консультантов и авторов этой книги и очень рекомендую ее.)

Статьи

  • Великобритания может запретить продажу бензиновых и дизельных автомобилей через 12 лет, сообщает Shapps by Jasper Jolly. The Guardian, 12 февраля 2020 г.
    Британское правительство предполагает, что оно может полностью запретить двигатели внутреннего сгорания чуть более чем через десять лет.
  • Тесты на выбросы «невозможно обмануть» показывают, что почти все новые дизели все еще грязные Дэмиан Кэррингтон, The Guardian, 6 июня 2018 г. Новое исследование предполагает, что дизельные двигатели в подавляющем большинстве виноваты в загрязнении воздуха в городах.
  • Насколько токсичен ваш
    выхлоп автомобиля? Том де Кастелла, BBC News, 17 октября 2017 г. Почему современные дизели грязнее, чем вы думаете, и почему европейские системы контроля выбросов, основанные на нереалистичных лабораторных испытаниях, не смогли сделать их такими чистыми, как мы ожидаем.
  • По мере того, как скандал с выбросами расширяется, будущее дизельных двигателей в Европе выглядит шатким, Джек Юинг. Нью-Йорк Таймс. 25 июля 2017. Дизельные двигатели могут стать самыми большими жертвами скандала с Volkswagen.
  • Дизельный двигатель на 120 Вацлава Смила. IEEE Спектр. 23 января 2017 г. Почему дизельные двигатели никуда не денутся.
  • Как двигатель Рудольфа Дизеля изменил мир, Тим Харфорд, BBC News, 19 декабря 2016 г. Краткий отчет о жизни Дизеля (и неоднозначной смерти).
  • Грязная правда о «Чистом дизеле» Тараса Греско. Нью-Йорк Таймс. Почему наша любовь к дизелям так ужасно испортилась?
  • Затемнение будущего дизельного топлива в автомобилях, Конрад де Энлль. Нью-Йорк Таймс. 8 декабря 2015 г. Есть ли будущее у дизеля в легковых автомобилях?
  • Дизельные автомобили: не пора ли перейти на более чистое топливо? Ричард Андерсон, BBC News, 16 июля 2015 г. С точки зрения загрязнения и выбросов дизельные двигатели кажутся вредными для окружающей среды.
  • Argonne Labs моделирует дизельный двигатель Филипа Э. Росса. IEEE Спектр. 2 октября 2014 г.
    Почему для моделирования того, что происходит внутри двигателя, нужен один из самых мощных в мире суперкомпьютеров?
  • Являются ли газовые двигатели более эффективными, чем дизельные? Рекс Рой, Popular Mechanics, 22 ноября 2010 г.

Технические ссылки

  • Рациональный тепловой двигатель Дизеля: лекция Рудольфа Дизеля. Издательство Progressive Age Publishing, 1897. Эта захватывающая стенограмма — отличное место для более глубокого технического понимания научных и инженерных мотивов Дизеля. Он точно описывает, чего он пытался достичь и как он это делал, кратко документирует историю своих экспериментов на сегодняшний день и включает некоторые сторонние тесты, подтверждающие эффективность его двигателя.

Патенты

  • Патент США № 542,846: Метод и устройство для преобразования тепла в работу Рудольфом Дизелем, 16 июля 1895 г. Оригинальный дизельный двигатель, описанный самим изобретателем в одном из первых патентов.
  • Патент США № 542846: Двигатель внутреннего сгорания Рудольфа Дизеля, 9 августа 1898 г. Усовершенствованная версия двигателя Дизеля, описанная в чуть более позднем патенте.

Каталожные номера

  1. ↑   Вы увидите множество вариантов этой цифры.
Posted inДвигатель