Тип двигателя «дизель» и соответственно дизельное топливо получили свое название по имени немецкого изобретателя Рудольфа Дизеля. Прогрессивный инженер пытался сконструировать мотор, работающий на угольной пыли – самом дешевом топливе в то время. Однако расчеты ученого оказались неверными – топливо невозможно подать в цилиндры конструкции. Решено было заменить проблемное горючее продуктами переработки нефти: керосином или мазутом.
Как работает двигатель внутреннего сгорания
Инновационный принцип работы первого в мире дизельного двигателя состоял в следующем:
- топливо (керосин) поступало в цилиндр;
- создавалось высокое давление;
- горючее самовозгоралось;
- ток горячего воздуха приводил конструкцию в действие.
Разработанный двигатель внутреннего сгорания запатентованв 1893 году, но еще почти 5 лет ушло на создание мотора, который работал бы без проблем. Конечно, конструкция даже не напоминала сегодняшние модели, но на то время новинка по КПД в 2 раза превышала показатель парового агрегата и составляла 26%. Высота машины, оснащенной одним цилиндром, достигала трех метров, развивалась скорость вращения 172 об/мин., предельная мощность – 17-19 лошадиных сил. Работал двигатель на керосине. Но все старания Рудольфа Дизеля в течение жизни, применить свое «детище» на практике, оканчивались неудачей.
Результат экспериментов Нобеля
Российский «нефтяной король» Эммануил Нобель, узнав об инновационных достижениях немецкого изобретателя, предположил возможность получать баснословную прибыль, используя усовершенствованную модель Дизеля. Он выкупил, достаточно дорого, лицензию и организовал выпуск моторов на своем Петербургском предприятии. Керосин, как топливо, не устроил магната, поэтому он поставил перед своими конструкторами задачу найти альтернативный вид горючего, рационализировав имеющийся двигатель. Необходимое решение было найдено: мотор стал работать сначала используя сырую нефть, а затем солярку.
Многие инженеры – конструкторы с мировым именем старались модернизировать двигатель Дизеля, чтобы уменьшить его размеры, повысить продуктивность, усилить мощность:
- Проспер Л'Оранж, представляющий известную фирму «Benz&Cie», придумал и запатентовал двигатель на дизельном топливе;
- усовершенствовал компрессор, значительно уменьшив его размеры, Роберт Бош, немецкий инженер. Он изобрел топливный насос высокого давления, сокращенно ТНВД, значительно увеличив обороты агрегата.
Первый дизельный транспорт
1923 год ознаменовался тем, что был выпущен первый в мире грузовик на дизельном топливе, на котором установлен двигатель из 4 цилиндров, емкостью 8,8 литров. Весила конструкция 5 тонн. Автомобиль Benz 5К3 с помощью предкамеры мог развить мощность 45-50 лошадиных сил, скорость оборотов вала – 1000 в минуту. Недостатками машины служили:
- сильная вибрация;
- большой вес;
- значительный расход топлива на километр пути;
- недостаточное количество оборотов.
Опыты с производством легковых автомобилей на дизельном топливе продолжались более 3 лет, пока в 1936 году выпустили первый экземпляр - Mercedes-Benz 260D. Число в названии обозначает объем двигателя. Четырехцилиндровый мотор при мощности 45 л. сил, достигал 3000 оборотов в минуту. Расход солярки на 100 км составил всего 9 литров. Экономия горючего в сравнении с бензиновым аналогом составила 4 литра при пробеге 100 км.
Кто первым пустил в обиход термин «дизель» доподлинно не известно, но в настоящее время практически каждый человек ассоциирует эти понятия не с немецким инженером Рудольфом Дизелем, а с двигателем внутреннего сгорания. Со дня выхода в свет первого дизельного авто и до сегодняшнего времени лучшие умы планеты пытаются найти альтернативный нефти источник топлива для ускоренно развивающейся автомобильной промышленности. В 1908 году Генри Фордом была выпущен в автомобиль Ford Model T, который стал первым, кто разошелся миллионными сериями. В качестве топлива использовался бензин или спирт, а также их смесь.
Автор четырехтактного мотора Николас Отто использовал спирт для заправки своего агрегата. Рудольф Дизель экспериментировал с арахисовым маслом после неудачи с отходами угля.Предлагались варианты с использованием спирта, растительного масла, биотоплива, производимого из переработанных семян растений. Но КПД проектов значительно уступала технике с использованием производных нефти.
Почему в качестве горючего используются нефтепродукты
Только к концу тридцатых годов прошлого века окончательную победу завоевали нефтяные продукты, как топливо для автотехники. Постоянные колебания мировых цен на нефть заставляют приверженцев авто искать новые виды горючего. Наиболее перспективными считают спирт и биодизель, представляющий растительный аналог продуктам из нефти.Список ингредиентов для производства этилового спирта достаточно широк, но особо приемлемым считается сахарный тростник и кукуруза.
Исследования компании BP Statistical «Review of World Energy», проведенные в 2015 году, показывают распределение потребления энергии в мире:
- нефть составляет 33,1 %;
- газ – 23,9 %;
- уголь – 29,9%;
- атомная энергия – 4,5%;
- гидроэнергия – 6,7%;
- возобновляемые источники – 1,9%.
Прогноз на обозримое будущее
Тенденция сохранится и к 2030 году: именно нефтепродукты будут занимать лидирующие позиции из-за развития автотранспорта в мире. В двигателе внутреннего сгорания используется горячий воздух, как продукт, создающий двигательную функцию. Если сравнить уровень теплоотдачи различных источников энергии, то становится понятным, что наибольшее количество тепла на единицу объема создает сгорание нефтепродуктов: керосина, солярки, бензина. Рассматривалось предложение замены нефтепродуктов водородом, но транспорту на этом газе пришлось бы возить за собой для дозаправки цистерну с жидким водородом. Поэтому заменить продукты нефти в автотранспорте в ближайшее время практически нечем.
