0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

В каком году был выпущен дизельный двигатель

Дизельный двигатель

Благодаря высокой эффективности дизельный двигатель широко применяется на грузовых автомобилях. Вместе с тем, большинство легковых автомобилей имеют в линейке своих моторов дизельные двигатели. В Европе дизель постепенно вытесняет бензиновые двигатели, к примеру, свыше 50% новых легковых автомобилей там имеют дизельный двигатель.

На легковых автомобилях используются быстроходные дизели, обладающие высокой эластичностью, т.е. способностью развивать номинальный крутящий момент в широком диапазоне частот вращения коленчатого вала.

Принцип работы дизельного двигателя основан на самопроизвольном (компрессионном) воспламенении дизельного топлива, впрыскиваемого в камеру сгорания и смешиваемого со сжатым и нагретым до высокой температуры воздухом. В отличие от бензинового двигателя процесс работы дизеля не зависит от коэффициента избытка воздуха, а определяется гетерогенностью (неоднородностью) топливно-воздушной смеси.

Дизельный двигатель имеет ряд отличительных особенностей:

  1. имеет большую степень сжатия и как следствие более высокий коэффициент полезного действия, больший вес и габариты, низкий расход топлива;
  2. имеет низкие обороты коленчатого вала и как следствие меньшую удельную мощность, сопровождаемые неполным сгоранием топлива, сажеобразованием;
  3. не имеет дроссельной заслонки, поэтому развивает высокий крутящий момент на низких оборотах;
  4. имеет сложную конструкцию топливной аппаратуры и как следствие высокую чувствительность к качеству топлива.

Основными направлениями совершенствования дизельных двигателей являются снижение расхода топлива, токсичности отработавших газов, уровня шума, повышение мощности двигателя, облегчение холодного запуска. Для реализации этих требований на современных дизельных двигателях применяется ряд систем: Common Rail, впускная и выпускная системы, рециркуляции отработавших газов, турбонаддув, предпускового подогрева.

Система впрыска Common Rail предполагает накопление топлива в аккумуляторе высокого давления и его впрыск электронно-управляемыми форсунками. Электроника обеспечивает впрыск строго определенных порций топлива, чем достигается высокая экономия, полное сгорание и повышение мощности. При необходимости топливо может впрыскиваться многократно в течение одного цикла.

Выпускная система современного дизеля ориентирована на снижение в отработавших газах сажи, несгоревших углеводородов и оксидов азота. Для этого в системе устанавливается сажевый фильтр. Накапливаемая в фильтре сажа удаляется путем регенерации.

Система рециркуляции отработавших газов предназначена для снижения содержания в отработавших газах оксида азота, для чего часть газов возвращается во впускной коллектор. Для повышения эффективности работы системы отработавшие газы принудительно охлаждаются в специальном охладителе, включенном в систему охлаждения двигателя.

Впускная система дизельного двигателя может оборудоваться впускными заслонками. Применение заслонок образует два канала всасывания, обеспечивает завихрение воздушного потока и улучшенное смесеобразование на всех режимах. При запуске двигателя и работе на низких оборотах заслонки закрыты, при высокой частоте вращения коленчатого вала и высоком крутящем моменте – открыты. Закрытие заслонок приводит к снижению в отработавших газах оксида углерода и несгоревших углеводородов.

Наиболее эффективной системой повышения мощности дизельного двигателя является турбонаддув. Для создания оптимального давления наддува на всех режимах работы двигателя в системе используется турбонагнетатель с изменяемой геометрией турбины.

Для облегчения запуска дизельного двигателя в холодное время применяется система предпускового разогрева, представляющая собой электронно-управляемые свечи накаливания, установленные во впускном коллекторе. Дополнительно на автомобиль может устанавливаться подогреватель дизельного топлива.

Какие бывают дизели

В последние годы растет интерес автомобилестроителей к дизельным двигателям. Сейчас почти все крупные фирмы оснащают ими часть своих легковых моделей. О грузовых машинах, автобусах, фургонах и говорить не приходится: на подавляющем большинстве западноевропейских, японских американских стоят дизели. Все значительнее их доля и в производстве наших грузовиков и автобусов. В ряде стран практически не встретишь такси с бензиновым двигателем, хотя автомобиль с дизелем дороже и тяжелее, более дымен и шумен, у него хуже скоростные и динамически качества.

Но все эти недостатки дизеля «искупаются» тем, что он потребляет меньше топлива, которое вдобавок часто стоит дешевле бензина. Так не идет ли дело к постепенному вытеснению бензинового мотора? Нет. При выборе типа двигателя решающее значение имеют условия эксплуатации, в первую очередь годовой пробег: чем он больше — тем быстрее покрывается разница в цене автомобилей с дизелем и бензиновым мотором. Так, в некоторых странах более высокие затраты на приобретение автомобиля с дизелем компенсируются уже за 20 тысяч километров: после этого эксплуатация дизельного автомобиля становится выгоднее. Отсюда и предпочтение дизелям для такси, грузовиков, автобусов, фургонов: все они имеют большие годовые пробеги.

Конечно, в разных странах величина «компенсирующего» пробега колеблется. Она зависит от разницы цен на дизельное топливо и бензин, а также от налоговой политики. Поэтому и доля легковых автомобилей с дизелями в разных странах неодинакова.

Предкамерный дизель. Объем предкамеры — 20-40% от общего объема камеры сгорания; степень сжатия — 20-21.

Чтобы разобраться, почему дизельный двигатель экономичнее бензинового, надо сравнить особенности их конструкции и рабочие процессы. Как известно, в двигателях обоих типов после такта сжатия сгорает смесь топлива с воздухом. В бензиновом эта смесь приготавливается в карбюраторе или во впускной трубе, куда топливо впрыскивается форсункой, и воспламеняется в камере сгорания от искры.

Таким образом, в цилиндр бензинового двигателя всасывается смесь топлива с воздухом. В дизеле всасывается чистый воздух, а в конце такта сжатия, когда температура сжатого воздуха становится достаточно высокой, в камеру сгорания впрыскивается топливо. Здесь оно должно успеть распылиться, смешаться с воздухом и воспламениться. На эти процессы в дизеле отведен очень короткий промежуток времени: он соответствует повороту коленчатого вала на 20-40° против почти 360° в бензиновом. При этом надо учесть, что вал вращается с частотой 4500-4800 об/мин: на таких оборотах работают современные дизели легковых автомобилей. Становится ясно, что их топливная аппаратура должна удовлетворять весьма высоким требованиям. Здесь мы подошли к самому сложному этапу создания дизельного двигателя — к организации его рабочего процесса.

Итак, за очень короткий отрезок времени топливо необходимо впрыснуть в камеру сгорания и смешать с воздухом, а для этого — тонко распылить. Если капли топлива будут слишком крупными, они не успеют сгореть за отводимое им для этого время. Несгоревшее топливо вылетит в выхлопную трубу в виде темного дыма, а также напомнит о себе повышенным расходом. Но недостаточно хорошо распылить топливо: его, как уже говорилось, нужно тщательно перемешать с воздухом, чтобы обеспечить полное сгорание. Для этого используют разные методы. В основном они сводятся к завихрению воздуха, в который и подают топливо. Организовать интенсивное движение воздуха в цилиндре оказывается не так просто. В современных двигателях для этого, например, камеру сгорания разделяют на несколько частей, обычно на две. Такие камеры называют двухполостными. При этом одна часть является основной, а другая — дополнительной. В последней и происходит интенсивное перемешивание топлива с воздухом и его воспламенение.

Вихрекамерный дизель. Объем вихревой камеры — 50-80% от общего объема камеры сгорания; степень сжатия — 20-23.

Дело в том, что при сжатии давление воздуха в основной камере сгорания нарастает быстрее, чем в дополнительной, поэтому воздух перетекает из основной в дополнительную камеру. В автомобильных двигателях в основном применяют два варианта дополнительных камер. В первом она представляет собой тело вращения. Воздух подается в нее вдоль оси вращения, а топливо впрыскивается навстречу воздуху. При этом происходит интенсивное перемешивание топлива с воздухом и воспламенение. Такие двигатели называют предкамерными (форкамерными). Камеры другого типа имеют форму сферы, куда воздух подводится по каналу (или каналам), направление которого касательно к сферической поверхности. При этом в дополнительной камере происходит интенсивное вращательное движение воздуха, а топливо впрыскивается (в большинстве случаев) перпендикулярно к направлению движения воздуха. При этом также происходит интенсивное перемешивание топлива с воздухом и воспламенение. Эти двигатели называют вихрекамерными. В результате воспламенения резко повышается давление в дополнительной камере, и горящие газы перетекают в основную, где и происходит их догорание и расширение, то есть рабочий ход. Как вихрекамерные так и предкамерные двигатели надежны в работе, обладают неплохой экономичностью и требуют сравнительно невысокого (120-150 кгс/см2/12-15 МПа) давления впрыска. Это очень важно: создаются условия для использования сравнительно простой топливной аппаратуры, в частности, одно дырчатых форсунок. Практически все выпускаемые в настоящее время дизели легковых автомобилей являются вихрекамерными или предкамерными.

Другой тип дизелей — с камерой сгорания, образованной полостью между днищем поршня и головкой цилиндра (при положении поршня в верхней мертвой точке). Такие камеры называют однополостными, поскольку они представляют собой единый объем, в который и впрыскивают топливо, и вот почему сами дизели именуют также двигателями с непосредственным впрыском топлива. Основной объем камеры сгорания здесь образует, как правило, выемка в днище поршня.

Дизель непосредственным впрыском топлива. Степень сжатия — 13-18.

У однополостных камер при одинаковом с двухполостными объеме меньше площадь поверхности, через которую тепло, образовавшееся в процессе сгорания, уходит в охлаждающую среду. У них не теряется энергия на перекачивание газа из одной полости в другую.

Благодаря этому дизели с непосредственным впрыском имеют более высокий КПД и, следовательно, лучшую (примерно на 15%) экономичность, чем вихрекамерные и предкамерные.

Для организации рабочего процесса с непосредственным впрыском необходимо решить уже известные нам задачи подать топливо в камеру сгорания достаточно тонко его распылить и хорошо перемешать с воздухом.

Качество распыливания и «дальнобойность» топливного факела обеспечивают более высоким, чем при разделенных камерах, давлением впрыска (200—1500 кгс/см2 /20—150 МПа), а для равномерного распределения топлива по объему форсунки делают с несколькими (пятью—семью) отверстиями. Аппаратура, рассчитанная на большее давление, несколько сложнее и дороже, чем для предкамерных и вихрекамерных дизелей.

Читать еще:  Что такое воздушный обогрев двигателя

Дизель с пленочным смесеобразованием. Степень сжатия — 13-18.

Но процесс, давно освоенный на двигателях среднего и большого литража (грузовиков, тракторов, судов), оказывается непросто осуществить на моторе со сравнительно малым объемом камеры сгорания и цилиндра. В однополостной камере одновременно воспламеняется больший объем смеси, чем в разделенной, быстрее нарастает давление газов, а значит, и нагрузки на детали шатунно-поршневой группы. Такую работу двигателя называют жесткой. Она сопровождается повышенным шумом. Из-за высоких нагрузок поршни, шатуны коленчатый вал приходится делать более массивными, поэтому двигатель получается тяжелее. Из-за этих недостатков он неприемлем для легкового автомобиля.

Разработаны такие однополостные камеры, где перемешивание топлива с воздухом и его воспламенение происходит не во всем объеме одновременно. Часть топлива направляется на стенку камеры и растягивается воздухом в тонкую пленку. По мере испарения оно подхватывается воздушными вихрями и последовательно вводится в очаг сгорания. Вначале воспламеняется небольшое количество топлива; благодаря этому давление нарастает постепенно и дизель работает мягче. Если на стенки направляется почти все впрыскиваемое топливо, смесеобразование называют пленочным, если часть его — объемно-пленочным.

Но для легковых автомобилей достигнутая таким путем экономичность еще недостаточна. Поэтому ищут новые способы организовать турбулентное движение воздуха в камере: устанавливают по два впускных клапана на цилиндр, создают новые типы форсунок и распылителей — специально для малолитражных дизелей. Вместо четырехцилиндровых двигателей предлагают трехцилиндровые: у них больше объем одного цилиндра (при равном суммарном) значит, легче организовать рабочий процесс Задача создания малолитражного двигателя с непосредственным впрыском, конечно, будет решена, но потребует немалых усилий.

Познакомившись с особенностями конструкции дизелей, вернемся к вопросу о том, почему они более экономичны, чем бензиновые двигатели. Тут несколько причин. Основные — различия в системах регулирования и величинах степени сжатия.

Сравнение топливной экономичности легковых автомобилей с различными двигателями: 1 — типичный бензиновый; 2 — бензиновый с улучшенным рабочим процессом; 3 — вихрекамерный дизель; 4 — дизель с непосредственным впрыском.

Регулирование работы дизеля (изменение его мощности) осуществляется увеличением или уменьшением подачи топлива в цилиндр. Работа бензинового двигателя регулируется прикрытием или открытием дроссельной заслонки карбюратора. 3десь необходимо напомнить, что сжатие воздуха в цилиндре дизеля или рабочей смеси в бензиновом двигателе начинается при давлении ниже атмосферного, то есть при некотором разрежении. Оно возникает в результате того, что во время всасывания впускной клапан и впускной тракт оказывают значительное сопротивление потоку смеси или воздуха. Поэтому когда поршень находится в нижней мертвой точке перед тактом сжатия в цилиндре — разрежение. В итоге фактическая степень сжатия всегда ниже геометрической (той, которая должна быть, если бы сопротивление впускного тракта равнялось нулю и сжатие начиналось с давления, равного атмосферному). У бензинового двигателя очень большое сопротивление создает дроссельная заслонка. Когда она прикрыта, то есть водителю не нужна полная мощность двигателя, разрежение в цилиндре достаточно велико, оно даже используется например, для работы усилителя тормозов. При этом действительная степень сжатия намного ниже геометрической, указанной в технической характеристике. А именно от степени сжатия прежде всего зависят мощность и экономичность двигателя. Вот на этих, так называемых частичных режимах и выигрывает дизель: у него нет дроссельной заслонки и фактическая степень сжатия меньше отличает от геометрической. Вдобавок у дизеля она выше по условиям сгорания — 18—23, тогда как у бензинового не превышает, как правило, 10. Чтобы получить практически такие высокие степени сжатия, необходимо изготовлять детали кривошипно-шатунного механизма, полости в поршне и головку блока дизеля с большой точностью, а это требует дополнительных производственных затрат, что сказывается на стоимости двигателя. На нее оказывает влияние и топливная аппаратура она сложнее, требует очень высокой точности изготовления и потому дорога.

Таким образом, дизельные двигатели более экономичны, но и более дороги, чем бензиновые. Существенно и то, что регулировка и ремонт дизельной аппаратуры (насосов, форсунок) требуют большой точности и трудовых затрат и возможны только в специально оборудованных мастерских и СТО. Целесообразность применения дизелей зависит от условий эксплуатации автомобилей, на которых они установлены. И выбор того или иного типа двигателя диктуется в основном экономическими расчетами.

Разумеется, мы смогли коснуться лишь основных проблем, связанных с этим выбором. Более подробно конструктивные особенности различных двигателей освещены в специальной литературе.

П. Белов, В. Бурячко, Е Акатов. Двигатели армейских машин. Ч. 1. М., Воениздат, 1971.

Двигатели внутреннего сгорания Теория поршневых и комбинированных двигателей. Под ред. А. Орлина, М. Круглова, 4-е изд. М., Машиностроение, 1983.

И. Ленин, К. Попык, О. Малашкин и др. Автомобильные и тракторные двигатели (теория, системы питания, конструкции и расчет). М., Высшая школа, 1969.

А. Орлин, В. Алексеев, Н. Костыгов и др. Устройство и работа поршневых и комбинированных двигателей. 2-е изд. М., Машиностроение, 1970.

История изобретения дизеля

На «исторической родине» Рудольфа Дизеля, в Аугсбурге, по-прежнему выпускают двигатели, носящие его имя. Этот четырехтактный судовой двигатель грузовиком доставят в Хайльбронн, где установят на корабль, курсирующий по реке Неккар.Фото: MAN Gruppe

Изобретатель двигателя, названного его именем, родился в Париже 18 марта 1858 года в семье немецких эмигрантов. В 1870 году, когда началась франко-прусская война и французов охватила эпидемия гипертрофированного национального самосознания, Дизелям пришлось перебираться в Англию, где немецкое семейство не оскорбляло ничьих патриотических чувств. Что же касается Рудольфа, то его отправили к родственникам в Аугсбург — на историческую родину, где мальчик с отличием окончил реальное училище. После чего последовала учеба в высшей Политехнической школе в Мюнхене, которую он также окончил с блеском. Обративший внимание на одаренного юношу профессор Карл фон Линде (Carl von Linde, 1842-1934), крупнейший авторитет в области холодильных агрегатов, направил Дизеля в парижский филиал хладостроительной фирмы.

Так в 1880 году Дизель, вернувшись в оставленную им десять лет назад французскую столицу, получил скромную должность инженера. Однако в груди занимавшегося охлаждающей аппаратурой юноши пылал огонь честолюбия. Еще в школе он мечтал о том, чтобы воплотить в техническом устройстве теоретическую идею Сади Карно (Nicolas Leonard Sadi Carnot, 1796-1832) об идеальной тепловой машине. Создавший теоретическую термодинамику французский ученый показал, что КПД придуманного им устройства превосходит и эффективность газового двигателя внутреннего сгорания Николауса Августа Отто (Nicolaus August Otto, 1832-1891), КПД которого не превосходил 20%, и вообще эффективность любой мыслимой машины. Дизель дерзновенно решил создать двигатель с КПД идеальной машины Карно. Спустя двенадцать лет, когда Дизелю уже исполнилось тридцать пять, юношеский огонь в его груди пылал с прежней силой. Именно этим обстоятельством (а не попыткой одурачить коллег и инвесторов) объясняется то, что он «гарантировал» достижение 70-процентного КПД в двигателе нового типа, «работающем по циклу Карно». В 1892 году Рудольф Дизель подал в Берлинское патентное бюро заявку на «Одноцилиндровый тепловой двигатель», а 23 февраля 1893 года получил патент № 67207, десятилетия спустя совершивший переворот в автомобилестроении.

Заявленный в патенте агрегат, который в дальнейшем назвали дизелем, представлял собой 4-тактный двигатель внутреннего сгорания с воспламенением горючего вещества от сжатия. За первый ход поршня в цилиндр всасывается воздух. За второй — воздух сжимается до 3 МПа (около 30 атм), нагреваясь при этом до 600 градусов. (В карбюраторных двигателях эти величины равны соответственно 1,5 МПа и 300 градусов.) В конце второго такта сжатым до 5-6 МПа воздухом в цилиндр через форсунки впрыскивается топливо, которое воспламеняется в разогретой воздушной среде. Продукты сгорания расширяются и толкают поршень — это третий, рабочий такт цикла. Во время четвертого такта поршень выдавливает продукты сгорания в атмосферу. Дизель предполагал, что в данном двигателе он сможет максимально приблизиться к циклу Карно, и поэтому отказался от водяного охлаждения. Дизель рассчитывал, что во время третьего, рабочего такта нагревание газов внутри цилиндра из-за сгорания топлива будет компенсироваться его охлаждением в результате их разрежения (как это происходит в холодильной камере). Однако практика оказалась далека от теории. А самый первый опытный образец, построенный на Аугсбургском машиностроительном заводе в 1893 году, и вовсе имел не только теоретический, а вопиющий практический просчет. По идее, в сильно разогретом цилиндре воспламеняет любое топливо: и газообразное, и жидкое, и твердое. И Дизель начал с твердого — с угольной пыли. Столь странный выбор был предопределен стратегическими соображениями: в Германии нет месторождений нефти, но в изобилии залегает бурый уголь. Уголь, конечно, воспламенялся. Но при этом оказался прекрасным абразивным материалом, буквально съедавшим цилиндр и поршень. Затем была предпринята попытка использовать в качестве топлива светильный газ — смесь метана, водорода и окиси углерода, получающаяся при обработке угля и использовавшаяся для уличного освещения. Но и она не дала положительного результата.

В феврале 1894 года начались испытания второго опытного образца двигателя, в котором в качестве топлива использовался уже керосин. Двигатель устойчиво работал, но лишь на холостом ходу. В чем Дизель, будь он человеком мнительным, склонным к мистическим обобщениям, мог бы усмотреть издевку потревоженной тени Карно: по теории приблизиться к идеальному циклу можно было только при бесконечном уменьшении полезной мощности машины. Однако изобретатель был сугубым материалистом. В третьем опытном образце он скрепя сердце использовал водяное охлаждение. А в четвертом дополнил его подачей и распылением жидкого топлива при помощи сжатого воздуха. И этот четвертый двигатель наконец-то заработал должным образом.

Читать еще:  Что такое каты в двигателе автомобиля

Демонстрация четвертого образца успешно прошла в феврале 1897 года. Двигатель имел высоту три метра, весил пять тонн, имел цилиндр диаметром 250 мм и ход поршня 400 мм. При 172 оборотах в минуту он развивал мощность 20 л.с. (около 15 кВт) и потреблял 240 г керосина на 1 л.с. в час. Его КПД был равен 26,2%, вдвое превышая КПД паровой машины.

В период от приобретения патента до изготовления работоспособного опытного образца Дизелю удалось увлечь своей идеей ряд крупнейших машиностроительных компаний, ставших его инвесторами: заводы Круппа, Аугсбургский и Нюрнбергский заводы, газомоторную фабрику «Дейтц» (Gasmotorenfabrik Deutz AG) и бельгийскую компанию «Братья Зульцер» (Gebrueder Sulzer Maschinenfabrik). После того, как образец был успешно испытан, на изобретателя обрушился шквал предложений о приобретении прав на производство чудо-двигателя. И Рудольф Дизель мгновенно стал миллионером, продав за пять лет сто сорок один патент в тридцать семи стран мира.

Продолжая работать на Аугсбургском машиностроительном заводе (в 1906 году его преобразовали в Машиностроительный завод Аугсбург-Нюрнберг, получивший всемирное признание и известный в аббревиатуре MAN AG) над усовершенствованием двигателя, Дизель, не имея должного опыта, начал вкладывать деньги в самые разнообразные коммерческие предприятия. Например, основал компанию по строительству электропоездов, финансировал католические лотереи. Вскоре созданные им фирмы начали нести убытки и банкротиться. И в 1910 году Дизель, у которого к тому времени была жена и трое детей, оказался в затруднительном финансовом положении.

Материальные невзгоды усугублялись моральными. Сразу же после того, как был продемонстрирован первый работающий дизель, оппоненты начали обвинять изобретателя во всех смертных грехах, подвергая сомнению юридическую правомерность его деятельности. Ему ставилось в вину, что созданный им двигатель существенно отличается от запатентованного. Ни о каком цикле Карно говорить не приходится хотя бы потому, что Дизель использует рубашку водяного охлаждения. Большие нарекания вызывало и то, что идея двигателя с высокой степенью сжатия была высказана до него.

И это в тот момент, когда двигатель с самовоспламенением топлива зарекомендовал себя с самой лучшей стороны. Экономичные дизели, имевшие рекордный КПД, работали как стационарные двигатели на электростанциях, внедрялись на флоте в качестве силовых установок. В 1908 году Дизель создал малогабаритный двигатель, который начали устанавливать на грузовиках. Однако машиностроительные фирмы, опасаясь юридических проблем, связанных с неидентичностью конструкции и патента, разрывали контракты с изобретателем. В 1913 году Рудольф Дизель находился на грани катастрофы. Огромное состояние было пущено по ветру. Дело дошло до того, что он был вынужден заложить дом и рассчитать почти всю прислугу. Ни одна компания в Европе не решается заключить с ним контракт на проведение совместных конструкторских работ. Лишь в Англии на новом двигателестроительном заводе ему предлагают унизительную должность инженера-консультанта. И он, недавний баловень судьбы, соглашается.

Его главный неистовый обличитель — профессор Людерс готовится издать в октябре 1913 года книгу «Миф о Дизеле». На 236 страницах Людерс стремился доказать, что Рудольф Дизель в действительности ничего не изобрел, что все принципы работы «теплового двигателя высокого сжатия» были известны и раньше. И что двигатель, построенный Дизелем, имеет множество просчетов, недоработок и ошибок, что делает его и неэффективным, и ненадежным. В общем, Людерс намеревался своим объемистым трудом «прихлопнуть» Дизеля. Но не успел. Вечером 29 сентября 1913 года Дизель вместе с двумя коллегами сел в Антверпене на паром, идущий через Ла-Манш в Харвич. После ужина все разошлись по каютам. Утром Дизеля на пароме не было. Дежурный офицер, совершая обход, нашел на палубе его свернутое пальто, засунутое под рельсы. Через десять дней команда маленького бельгийского лоцманского катера обнаружила его тело, которое по морской традиции было предано воде. Существует ряд версий происшедшей на пароме трагедии. Самоубийство. Несчастный случай. И, наконец, убийство с целью предотвратить передачу британским специалистам технических секретов германских подводных лодок, которое могли совершить немецкие агенты. Каждая из этих версий имеет под собой достаточно веские основания. Но ни одна из них в ходе следствия не была доказана.

Приключение дизеля в России

Как только промышленный мир облетела весть о новом двигателе, Эммануэль Нобель, владелец машиностроительного завода в Петербурге, сразу же понял, что в России дизелям уготовано большое будущее. Потому что в России находятся неисчерпаемые запасы нефти, которая даже в чистом виде, без переработки, способна стать топливом для нового двигателя. Ну и, конечно же, была в том выгода не только для всей Руси великой, но и конкретно для семейства Нобелей, владеющего нефтеперерабатывающим товариществом «Братья Нобель». И в 1897 году Эммануэль Нобель попытался приобрести патент на изготовление двигателя в России. Однако Дизель, купавшийся тогда в лучах всемирной славы, запросил запредельную цену — полмиллиона рублей золотом. Рачительный швед решил подождать более подходящего для сделки момента. Через год конструктор, получивший реалистические представления о законах бизнеса, снизил цену до 800 тыс. марок.

Приобретя патент, Нобель совершил акт неслыханного альтруизма: он предложил всем российским заводам соответствующего профиля, воспользовавшись его чертежами, начать производство дизельных двигателей. Однако в связи с тем, что к тому моменту авторитет двигателя на Западе из-за интриг недругов Дизеля сильно пошатнулся, желающих не нашлось. И инженеры завода Нобеля начали самостоятельно разрабатывать модификацию двигателя, работающего на нефти. В ноябре 1899 года «нефтяной» дизель мощностью 20 л.с. был готов. В 1900 году на Парижской выставке его главный конструктор профессор Георгий Филиппович Депп доказал, что русский дизель превосходит зарубежные аналоги. Главной задачей для Нобеля было получение заказа военного ведомства на установку дизелей на военные корабли. Казалось бы, все шло к тому. В 1903 году в Петербурге, а также на Коломенском машиностроительном заводе начали выпускаться двигатели мощностью 150 л.с. Вначале дизели были установлены на два судна товарищества Нобелей — «Вандал» и «Сармат». Преимущества нефтяного двигателя по сравнению с паровой машиной были настолько очевидны, что владельцы пароходных компаний начали наперегонки оснащать дизелями свои суда.

Однако военно-морское министерство продолжает игнорировать выгодные предложения Нобеля. И лишь после поражения в русско-японской войне, продемонстрировавшей несостоятельность паросиловых установок, военные корабли наконец-то начинают оснащаться дизелями. В июле 1908 года инженеры Нобеля создали реверсивный судовой дизельный двигатель, опередив тем самым на несколько лет дизелестроение Европы и Америки. Для российского флота это был неоценимый подарок. Используя обычный дизельный двигатель, для осуществления заднего хода судна приходится применять реверс-редуктор, переключающий вращение винта в обратную сторону. В связи с чем возникают дополнительные потери и снижается КПД силовой установки. Реверсивный дизель позволяет жестко соединять вал двигателя с гребным винтом. Реверс осуществляется за счет изменения фазы открытия впускного и выпускного клапанов и впрыска топлива. Это достигается расположением на распределительном вале двойного количества кулачков — для прямого хода и обратного.

Жизнь дизеля после смерти Дизеля

Существенным недостатком первых дизелей были невысокие скорости их работы, что препятствовало широкому применению их в автомобильном транспорте. В 1923 году эту проблему решил немецкий инженер Роберт Бош, который сконструировал топливный насос высокого давления. Взамен воздушного компрессора он стал применять для нагнетания и впрыска топлива гидравлическую систему, получив за счет этого высокооборотистый двигатель. Новые двигатели начали широко использоваться в грузовиках и тепловозах.

В 1934 году швейцарскому инженеру Ипполиту Зауэру удалось увеличить мощность дизеля за счет применения особой, «кустистой», форсунки с распылением топлива двумя турбулентными потоками. Благодаря этим нововведениям в 1936 году начал серийно выпускаться первый легковой дизельный автомобиль Мерседес-Бенц-260D. Значительный прорыв в применении двигателя с экономичным расходом топлива, каковым является дизель, произошел в 70-е годы прошлого века, что было спровоцировано разразившимся энергетическим кризисом. Диапазон современных дизельных двигателей огромен — от 5-сильных малюток до 12-цилиндрового двигателя объемом 6 литров для Audi Q7, мощностью 500 л.с. На нынешний момент это самый мощный двигатель для легкового автомобиля. (У танка Т-90 двигатель мощнее лишь в два раза). От дизелей карьерных самосвалов мощностью 1500 л.с. до самого сильного и крупного в мире японского судового двигателя Wartsila-Sulzer RTA96-C. Мощность этого 14-цилиндрового монстра весом 2300 тонн достигает 108920 л.с. В час он пожирает 6280 литров дизельного топлива.

В Европе сейчас наблюдается дизельный бум. Продажа легковых автомобилей с дизельными двигателями в Старом Свете (за исключением американоориентированной Великобритании) уже перевалила за 50 процентов. И этому способствует не только сложившаяся в последние годы конъюнктура на энергетическом рынке, но и современные достижения в области дизелестроения. Сомневаться не приходится, доживи до сегодняшних дней профессор Людерс, главный обличитель Рудольфа Дизеля, ему пришлось бы признать, что дизель стал двигателем XXI века. Ну, и как принято в таких случаях, — съесть свою монографию «Миф Дизеля».

Фото: Чтобы двигатель был мощным, экономичным и не слишком загрязнял окружающую среду, необходима качественная система впрыска. Дизельное топливо впрыскивается под очень большим давлением, что обеспечивает высокий КПД двигателя.

Производство дизельных двигателей в Росии

Производство дизельных двигателей — это одно из самых технологически сложных производств в автомобилестроении. На территории Таможенного союза функционирует ряд крупных современных двигателестроительных производств. Это, в свою очередь, повлияло на современную географию локального производства компонентов. Наш корреспондент изучил опыт создания сети новейшего автокомпонентного производства в отрасли и выяснил интересные закономерности.

Читать еще:  Двигатель 402 не набирает рабочую температуру

Современные производства автомобильных дизелей полного цикла, сочетающие сборочные площадки, оснащенные высокопроизводительным оборудованием и набором компетенций по проектированию, испытаниям и доводке, функционируют в Ярославле, Набережных Челнах, Минске и Заволжье. Эти моторостроительные заводы поставляют свою продукцию на конвейеры сборочных производств грузовой и коммерческой техники, автобусов, а также специальной и дорожно-строительной техники. Крупнейшими конечными получателями дизельных силовых агрегатов являются Камский автомобильные завод, АЗ «Урал», Горьковский автозавод, автобусные производства в Павлово, Ликино-Дулево, Кургане, Нефтекамске, группа автомобилестроительных предприятий Минска, а также другие машиностроительные заводы на территории РФ и Белоруссии. Часть агрегатов поставляются на экспорт.

Отечественное дизелестроение отличают ряд особенностей. Во-первых, производство дизелей отличается достаточно длительным временным циклом – базовые моторы постоянно модернизируются под требования ужесточающихся норм и могут производиться в течение нескольких десятилетий.

Во-вторых, в этой отрасли в нашей стране сложился структурный перекос, связанный с особенностями развития автомобилестроения в предыдущие годы. Производство высокооборотных автомобильных дизельных двигателей малого класса (объемом менее 4 л) не получило сколь-нибудь массового развития. Скорее исключением является производство автомобильных дизелей на Заволжском моторном заводе группы Sollers, где освоено в небольших объемах серийное производство модели дизельного мотора ЗМЗ-514 (объем 2,2 л), устанавливаемых на легковые и грузопассажирские автомобили УАЗ Patriot, Hunter, Pich-up и Cargo и унифицированных с бензиновым семейством.

Впрочем, самый массовый потребитель автомобильных дизельных двигателей малого объема – Горьковский автомобильный завод, выпускающий многочисленное семейство коммерческих автомобилей «Газель-NEXT». Группа ГАЗ сделала ставку на зарубежный двигатель – Cummins ISF объемом 2,8 л, который появился в линейке моторов этого независимого производителя силовых агрегатов сравнительно недавно, в 2009 году. Сегодня в России среди двигателей объемом до 4 л дизельный двигатель Cummins ISF является самым популярным. Впрочем, до окончательного выбора импортного дизельного агрегата руководством Группы ГАЗ серьезно прорабатывался вопрос покупки итальянской двигателестроительной компании VM Motori, в линейке продукции которой имеются аналогичные двигатели.

Кроме того, на производственных мощностях дивизиона «Силовые агрегаты» Группы ГАЗ начата сборка немецкого мотора MB OM646 для коммерческого фургона Mercedes-Benz Sprinter Classic. Впрочем, о возможностях локализации выпуска этого дизельного мотора и дальнейшем развитии проекта пока ничего не слышно.

Рынок выдержал двоих

Сегодня перевозчики предъявляют повышенный спрос на автомобильную технику, укомплектованную рядным 6-цилиндровыми (либо 4-цилиндровыми) среднеразмерным дизельным двигателем. В этом сегменте развернулась нешуточная конкуренция между двумя производителями – совместным предприятием ЗАО «Камминз-КАМА» (г. Набережные Челны) и Ярославским моторным заводом (ЯМЗ), входящим в дивизион «Силовые агрегаты» Группы ГАЗ. Эти два проекта существенным образом повлияли на появление на территории РФ производителей автокомпонентов.

Но все по порядку. В России и странах Таможенного союза много производств, выпускающих грузовики, автобусы, строительную и сельскохозяйственную технику, которая комплектуется современными дизельными двигателями с большим временным жизненным циклом и соответствующими современным экологическим нормам (Euro-4 и выше). До недавнего времени на автомобильную и специальную технику устанавливались устаревшие V-образные моторы разработки 60-70-х годов прошлого века, производимые как на двигательном производстве КАМАЗа, так и на ЯМЗ. Однако конкуренция со стороны зарубежных аналогов, которые характеризуются лучшими технико-экономическими характеристиками, делает свое дело: возникла потребность в современном рядном среднеразмерном дизеле.

Два гиганта отечественного двигателестроения выбрали разные пути. Камский автозавод для выпуска номенклатуры среднеразмерных рядных двигателей создал в 2006 году совместное предприятие ЗАО «Камминз КАМА», а Группа ГАЗ самостоятельно разработала собственный двигатель серии ЯМЗ-530.

На КАМАЗе после всестороннего изучения возможностей и собственных компетенций пришли к выводу о том, что в диапазоне 160-300 л.с. в модельной линейке дизелей нишу должен занять зарубежный двигатель. Выбор был сделан в пользу семейства 4- и 6-цилиндровых двигателей с рабочим объемом 4,5 и 6,7 л Cummins ISBe – это один из самых известных и востребованных грузовых дизелей в мире, выпускаемый суммарно в объеме свыше 350 тыс. моторов в год. Он одновременно производится в пяти странах мира – Бразилии, США, Великобритании, Китае и Индии, а теперь и в РФ. Высокое качество, отработанная технология производства, низкая себестоимость позволили сделать выбор в его пользу. Были созданы производственные мощности по выпуску 40 тыс. моторов в год. При таких потенциальных объемах выпуска до половины выпускаемых КАМАЗом грузовиков можно оснащать продукцией СП «Камминз-КАМА»..

Сегодня серийно выпускаемые двигатели ЗАО «Камминз-КАМА» устанавливаются не только на самосвалы и грузовики Камского автомобильного завода, но их можно также встретить на автобусах НЕФАЗ и КАВЗ, на некоторых моделях сельскохозяйственной техники. В основном пользуются спросом 6-цилиндровые агрегаты (около 80%), остальное – 4-цилиндровые моторы.

С появление в Группе ГАЗ дивизиона «Силовые агрегаты» были возобновлены работы по созданию современного среднеразмерного рядного дизельного двигателя. Работы по нему были начаты еще в 90-ые годы, но затем были свернуты. Для этого в середине прошлого десятилетия в партнеры пригласили ведущую инжиниринговую компанию AVL (Австрия). Серия дизельных агрегатов ЯМЗ-530 (4- и 6-цилиндровые) изначально предназначалась для автомобильных заводов Группы ГАЗ и белорусских партнеров. Первоначально проектная мощность предприятия рассчитывалась из объема выпуска 110 тыс. двигателей в год. Однако в связи с разразившимся кризисом 2008-2009 гг. планка была понижена до 40 тыс. моторов в год (впрочем, без серьезных затрат можно удвоить объемы производства). Ключевыми потребителями ярославских среднеразмерных рядных дизелей являются грузовики повышенной проходимости, серийно выпускаемые на АЗ «Урал» (г. Миасс), средние грузовики ГАЗа (семейство ГАЗон NEXT), автобусы ЛИАЗ, ПАЗ, ГАЗ, а также грузовики Минского автомобильного и других заводов Белоруссии. Также Группа ГАЗ выполняет большую программу по расширению применяемости двигателей серии 530. Начаты поставки двигателей 534/536 на Тверской экскаваторный, завод «Брянский арсенал», ЧСДМ. Проводятся работы по адаптации двигателей на сельскохозяйственную технику Ростсельмаш, Гомсельмаш, тракторы ПТЗ, специальную технику «Четра». Среди перспективных покупателей также автобусостроительное подразделение МАЗ и Минский завод колесных тягачей. Таким образом, двумя предприятиями фактически поделена вся территория страны.

Локальный или зарубежный?

Полноценное производство двигателей Cummins существует уже полных четыре года, давно пройден этап их отверточной сборки. На предприятии полным ходом выполняется программа локализации. Первоначально картер маховика, шатуны, коленвал, а также головки блоков цилиндров и собственно блок поставлялись с заводов Италии, Бразилии, Индии и Китая. Сегодня, используя компетенции КАМАЗа, ряд узлов локализованы. Так, на литейном производстве уже отливается и обрабатывается коленвал, головка блока отливается на КАМАЗе, раньше они доставлялись из Бразилии.

Даже при таких успехах в деле локализации дизель Cummins ISBe никогда не станет полностью российским. При ограниченности производственных мощностей нет экономического смысла плодить локальное производство местных компонентов для камского мотора, поскольку массовое изготовление отдельных деталей дешевле организовать на одном из многочисленных заводов Cummins либо одного из поставщиков.

На совместную работу с ЗАО «Камминз-КАМА» нацелены созданные с КАМАЗом многочисленные совместные предприятия. СП «Федерал Могул-Набережные Челны» поставляет комплект «поршень-палец». Кроме того, на камские самосвалы в паре с Cummins ISBe устанавливается 9-ступенчатая коробка передач производства СП «ЦФ Кама».

Семейство отечественных моторов ЯМЗ-530 разрабатывали специалисты Ярославского моторного завода и австрийской инжиниринговой компании AVL. Перед ними была поставлена амбициозная задача – сконструировать мотор, не уступающий по основным техническим характеристикам лучшим зарубежным аналогам. Ресурс мотора должен превышать миллион километров. Для этого пришлось использовать лучшие узлы и детали от ведущих мировых производителей. Топливная аппаратура – Bosch, поршневая группа – Federal Mogul, блок цилиндров – Fritz Winter, сухарики клапанов и вкладыши – от Mahle и т.д. Высокое качество сборки обеспечивается зарубежным оборудованием, которое установлено на новой производственной площадке в Ярославле – роботы и станки от таких фирм как Paul Koster, Durr, Heller, Schneck, Liebherr.

Закономерно возникает вопрос о возможной производственной кооперации двух двигателестроительных гигантов. Впрочем, в автомобилестроении, как и в других отраслях, отечественным субъектам бизнеса проще договориться с зарубежными партнерами, нежели наладить кооперационные связи с расположенными на территории страны отечественными производителями-конкурентами. Но лед тронулся. На КАМАЗе стартовал проект по выпуску коленчатых валов для Ярославского завода «Автодизель».

Комментарии (1)

Alexey написал 23 октября 2015 в 10:56

«Так, на литейном производстве уже отливается и обрабатывается коленвал, головка блока отливается на КАМАЗе. » Не совсем точно. Для двигателя Cummins отливки для маховика, блока цилиндров и головки блока цилиндров отливаются на ЛЗ ПАО КАМАЗ, далее обработка блока в СП, а головка и маховик на заводе Двигателей ПАО КАМАЗ на новых линиях с поставкой в СП для сборки. Заготовка для к/в изготавливается на Кузнечном заводе ПАО КАМАЗ, мехобработка — на заводе Двигателей так же на новой линии с поставкой готового к/в в СП.

Другие статьи

Эффективные сервисные решения от Mahle

В лице MAHLE владельцы СТО и специалисты автосервиса приобрели сильного партнера, на.

12 авг 2021 в 10:24

Groupauto Россия: конкурс «Лучший автосервис-2021» продолжается! В этом году – больше номинаций, больше участников и больше призов!»

GROUPAUTO Russia запустила четвертый сезон национального конкурса.

11 авг 2021 в 12:27

Если вышла из строя катушка зажигания

Специалисты Delphi Technologies дают рекомендации в случае.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector