История двигателя внутреннего сгорания
В 19 веке большая часть промышленности была представлена маленькими производствами и мастерскими, использовать в которых паровой двигатель стало невыгодно из-за его низкого КПД (не более 10%).
В 1899 году французский инженер Филипп Лебон открыл светильный газ. В 1799 году он получил патент на использование и способ получения светильного газа путем сухой перегонки древесины или угля. Это открытие имело огромное значение, прежде всего для развития техники освещения.
Принцип действия газового двигателя значительно проще, чем паровой машины. Топливо при сгорании непосредственно воздействует на поршень, в отличии от паровой машины в которой сначала энергия сгорающего топлива передается для нагревания воды, которая превратившись в пар совершает работу. К сожалению, смерть изобретателя, в 1804 году, помешала создать первый двигатель внутреннего сгорания.
Эстафету подхватил бельгийский инженер Жан Этьен Ленуар. Ленуар усовершенствовал свой двигатель, продумав системы водяного охлаждения и смазки. В 1864 году было выпущено уже более 300 таких двигателей разной мощности. Разбогатев, Ленуар перестал работать над усовершенствованием своей машины, и это предопределило ее судьбу – она была вытеснена с рынка более совершенным двигателем, созданным немецким изобретателем Августом Отто.
В 1864 году тот получил патент на свою модель газового двигателя и в том же году заключил договор с богатым инженером Лангеном для эксплуатации этого изобретения. Вскоре была создана фирма “Отто и Компания”. Отто упорно работал над усовершенствованием конструкции двигателя и вскоре КПД двигателя Отто достиг 15%, то есть стал превосходить КПД самых лучших паровых машин того времени. К 1897 году было выпущено около 42 тысяч таких двигателей разной мощности. Однако то обстоятельство, что в качестве топлива использовался светильный газ, сильно суживало область применения первых двигателей внутреннего сгорания.
Рудольф Дизель и дизельный двигатель
Вдохновившись идеями французского инженера Сади Карно, Рудольф Дизель поставил перед собой цель разработать двигатель максимально приближенный к «циклу Карно», превосходящий существующие типы двигателей как по мощности, так и по экономичности. В июле 1893 года он сделал опытный двигатель. На первых же испытаниях на куски разлетается индикатор, и Дизель чудом остается живым. В 1894 году начались испытания новой, переработанной машины. КПД двигателя был значительно выше, чем у паровых машин и он не нуждался в системе зажигания.
“Моя идея, – писал он семье, – настолько опережает все, что создано в данной области до сих пор, что можно смело сказать – я первый в этом новом и наиважнейшем разделе техники на нашем маленьком земном шарике! Я иду впереди лучших умов человечества по обе стороны океана!”
Производство дизеля требовало высокой точности изготовления деталей, а так же использование новых жаропрочных материалов, что не могли себе позволить многие существующие на тот момент предприятия. В Германии поднялась волна жёсткой критики в адрес Дизеля и его изобретения. Некоторые изготовители начали утверждать, что дизель не может изготовляться серийно.
Дизелю пришлось потратить много сил для доведения до совершенства производственного процесса изготовления дизелей — он разработал новые станки, составы сплавов, описал технологию процесса. Это заняло несколько лет, в течение которых он перемещался по Европе и Америке, посещая заводы, выпускавшие его моторы.
К началу XX века основные технологические трудности были преодолены, дизели стали постепенно расширять сферу применения в промышленности и транспорте. В 1897 г. на заводе в Аугсбурге был создан первый практический дизельный двигатель. Агрегат высотой в три метра развивал 172 об/мин и при диаметре единственного цилиндра 250 мм, ходе поршня 400 мм “выдавал” от 17,8 до 19,8 л.с., расходуя 258 г нефти на 1 л.с. в час. При этом термический КПД составлял 26,2% – вдвое выше, чем у паровой машины.
Работами Дизеля заинтересовались в Великобритании, куда он был приглашен в августе 1913 года. Рудольф Дизель покинул гавань Антверпена 29 сентября. На следующее утро его каюта оказалась пуста, а через несколько дней в море нашли труп ученого. Эта загадочная смерть повлекла за собой море сплетен и различных версий. От самоубийства, так как не смотря на все успехи, Дизель оказался банкротом до несчастного случая или убийства, которое по одной версии сделали Германские военные, опасаясь выдачи англичанам секретной военной информации.