История создания дизельных двигателей

История создания дизельных двигателей

 

История создания дизельного двигателя уходит в далекий 1897 год, когда был создан первый в мире дизельный мотор. Автором идеи был Рудольф Дизель.

В 1892 г. Рудольф Дизель (1858-1913) на­чал в Аугсбурге исследовательские рабо­ты, в основе которых лежала идея созда­ния совершенно нового двигателя с вос­пламенением горючей смеси от сжатия. Через пять лет упорного труда, в 1897 г., был создан первый в мире действующий мотор такого типа, развивавший мощ­ность 20 л. с. при 175 мин-1.

Этот агрегат имел ряд преимуществ по срав­нению с уже нашедшими распространение паровыми машинами и поршневыми двига­телями с воспламенением смеси от искры. Он расходовал заметно меньше относитель­но дешевого топлива и мог развивать зна­чительно более высокую мощность. Изобретение Дизеля было быстро внедре­но на судах и стационарных силовых агре­гатах. Однако, чем большее распростране­ние находил дизель, тем более высокие требования предъявлялись к небольшим быстроходным двигателям с воспламене­нием топлива от сжатия. Самую большую проблему в создании высокооборотного дизеля представлял применявшийся в то время процесс подачи топлива, при кото­ром оно вдувалось в камеру сгорания сжа­тым воздухом. Это ограничивало требуе­мое повышение частоты вращения колен­чатого вала. Кроме того, был необходим очень дорогой дополнительный компрес­сор, который не позволял уменьшить габа­риты и массу силового агрегата.

В конце 1922 г. Роберт Бош решил занять­ся разработкой новой системы впрыска дизельного топлива. Уже в начале 1923 г. появилось более десяти различных проек­тов топливных насосов высокого давления (ТНВД). С середины 1923 г. проводились первые моторные испытания. Летом 1925 г. был наконец принят окончатель­ный проект топливного насоса. В 1927 г. первые серийные ТНВД покинули завод в Штутгарте.

Разработанная Бошем топливная аппаратура открыла перспективы широкого вне­дрения дизелей и позволила освоить но­вые области применения. В Германии, а затем и во всем мире стали очень популярными дизельные грузовики. Первым се­рийным легковым автомобилем с дизелем стал Mercedes Benz 260D1936 г, (2580 см-1, 50 л. с.). Предвидение Рудольфа Дизеля сбылось.

Эти большие низкооборотные дизели (n<300 мин-1) имеют наивысший среди поршневых двигателей эффективный ко­эффициент полезного действия (КПД) — до 55%. В большинстве случаев они мо­гут работать на недорогом мазуте, для че­го. однако, на борту судна требуется спе­циальная подготовка топлива. В зависи­мости от качества его следует подогре­вать до высокой температуры (порядка 160°С). Только при таких условиях вяз­кость мазута уменьшается до значений, которые обеспечивают необходимую ра­боту фильтров и насосов.

На судах среднего водоизмещения ча­сто применяются двигатели, которые, собственно, создавались для тяжелых грузовых автомобилей. В результате по­лучается экономичный силовой агрегат, не требующий дополнительных затрат на разработку. При этом регулировки и на­стройки топливного оборудования долж­ны быть изменены в соответствии с но­выми условиями эксплуатации.

 

Многотопливные дизели

 

Для специального применения (на­пример, использования на местности с нестабильной поставкой топлива или в военных целях) разрабатывались ди­зели, способные работать как на ди­зельном топливе, так и на бензине ли­бо других альтернативных замените­лях. К настоящему времени такие ди­зели утратили свою актуальность, по­скольку они совершенно не укладыва­ются в сегодняшние требования к эмиссии отработавших газов, а также не отличаются со­вершенными мощностнымb характе­ристиками.

 

Сравнительные параметры дизельных и бензиновых двигателей

 

Таблица 1 «Сравнительные параметры дизельных и бензиновых двигателей» позволяет сравнить важней­шие параметры различных дизелей и бензиновых двигателей.

 

Сравнительные параметры дизельных и бензиновых двигателей

Таблица 1 1. Из среднего давления Рс можно вычислить удельный крутящий момент М (Н·м) по следующей формуле: М = 25/(Рс·π). 2. Наименьший расход топлива. 3. Двигатель с разделенными камерами сгорания. 4. Двигатель с системой непосредственного впрыска топлива. 5. Промежуточное охлаждение наддувочмого воздуха.

 

У последних, оснащенных системами непосредственного впрыска топлива, сре­днее эффективное давление примерно на 10% больше, чем у приведенных в табли­це двигателей со впрыском топлива во впускной трубопровод. При этом удель­ный расход горючего уменьшается на 25%. Степень сжатия у этих двигателей доходит до ε=13.

 

Авиационные дизельные двигатели 20-х — 30 х годов

 

В 20-е — 30-е годы прошлого века предпринималось множество попыток адаптировать двух- и четырехтактные дизели для применения в авиации. Преимуществами дизелей наряду со сравнительно небольшим расходом топлива и низкой его стоимостью считались также меньшая пожароопасность и упрощенное обслуживание, связанное с отсутствием карбюраторов и системы зажигания.
Применение воспламенения топлива от сжатия позволяло ожидать меньшую потерю мощности двигателя на больших высотах. При использовании бензиновых двигателей существовала опасность возникновения перебоев в искрообразовании. Основные проблемы при разработке авиационного дизеля заключались в его высокой механической и тепловой нагруженности, а также в сложности достижения стабильного качества горючей смеси на разных высотах.

Двухтактный авиационный дизель Junkers Jumo 205 с противоположно движущимися поршнямиСамым удачным оказался авиационный двухтактный шестицилиндровый дизель Junkers Jumo 205 с противоположно движущимися поршнями (см. рис. «Двухтактный авиационный дизель Junkers Jumo 205 с противоположно движущимися поршнями«). После своего первого появления в 1933 г. Он устанавливался на многих самолетах. Этот дизель, развивая взлетную мощность 645 кВт (880 л. с.), чаще всего применялся для перелетов на большие расстояния, например в Трансатлантической почтовой службе. Всего было изготовлено около 900 экземпляров этого надежного двигателя.

Система впрыска Jumo 205 для каждого цилиндра состояла из 2 секций топливного насоса и 2 форсунок. Давление впрыскивания составляло более 500 бар. Такая система впрыска во многом способствовала внедрению Jumo 205. С использованием этого опыта в 30-е годы началась разработка авиационного бензинового мотора с непосредственным впры­ском топлива. На основе Jumo 205 в 1939 г. был создан двигатель Jumo 207 той же взлетной мощности, предназначенный для полетов на больших высотах. Благодаря турбонаддуву самолеты с этими моторами достигали высот до 14 000 м.

Вершиной технического развития авиаци­онных дизелей стал созданный в начале 40-х годов экспериментальный 24-цилинд­ровый двигатель Jumo 224 с противопо­ложно движущимися поршнями, разви­вавший взлетную мощность 3330 кВт (4400 л. с.). В этом Х-образном двигателе блоки цилиндров были расположены в форме креста, а поршни действовали на четыре коленчатых вала.

Другие производители также создали ряд авиационных дизелей, которые, однако, так и не вышли из экспериментальной стадии. Позже интерес к авиационным дизелям уменьшился из-за совершенст­вования бензиновых двигателей высо­кой мощности с системами впрыска бен­зина.

 

 

РЕКОМЕНДУЮ ЕЩЁ ПОЧИТАТЬ:

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *