6. Дизель

Рассмотренный нами двигатель внутреннего сгорания даёт по сравнению с паровой машиной огромную экономию топлива. Однако для своей работы он требует весьма дорогостоящего горючего - бензина.

Изобретатели задались целью - создать наиболее экономичный двигатель, который, обладая качествами бензинового мотора, работал бы на более дешёвом жидком горючем.

Такой двигатель, работающий на керосине, удалось создать изобретателю инженеру Дизелю, именем которого и назван новый двигатель внутреннего сгорания. Дизель же, работающий на самом дешёвом жидком топливе - на сырой нефти, был создан в России.

Рис. 15. Четыре такта работы дизеля

Дизель показал высокое полезное использование тепла горючего - 34 процента против 24 процентов у бензинового мотора и 10 - 15 процентов у паровой машины.

Как же работает и устроен дизель? Чем он отличается от бензинового мотора?

Представьте себе обычный четырёхтактный двигатель внутреннего сгорания с цилиндром, поршнем, коленчатым валом и маховиком. Создадим этому двигателю несколько иные условия работы и рассмотрим четыре такта его рабочего процесса (рис. 15).

Первый такт: в цилиндр двигателя всасывается чистый воздух, а не горючая смесь воздуха с парами бензина, как в обычном моторе.

Второй такт: воздух обратным движением поршня подвергается очень большому сжатию (до 35 атмосфер). В результате сжатия он мгновенно нагревается (до 700 градусов). Эта температура вполне достаточна для того, чтобы горючее вспыхнуло без зажигания электрической искрой. Поэтому, если в такой раскалённый сжатый воздух впрыснуть теперь жидкое топливо, оно самовоспламенится. Это и осуществляется в следующем такте.

Третий такт: горючее подаётся в цилиндр постепенно с тем, чтобы оно не взрывалось, а сгорало. При таком сгорании газы, расширяясь, будут давить на поршень во время всего рабочего хода, а не только в момент взрыва, как это было в бензиновом двигателе.

При четвёртом такте поршень выталкивает отработанные газы в выхлопную трубу.

- Но, - скажет поверхностный наблюдатель, - ведь почти то же самое происходит в бензиновом моторе. Правда, у него давление сжатия смеси меньше... Надо, видимо, увеличить давление...

Оказывается, в высоком давлении при сжатии заключается основное преимущество дизеля. Такое давление даёт наилучшее использование горючего. В обычном двигателе нельзя применить высокое давление, так как сжимаемая здесь горючая смесь при большом давлении может преждевременно самовоспламениться и нарушить всю работу мотора.

Горючее подаётся в цилиндр дизеля постепенно и так же постепенно сгорает в нём. Это позволяет сжигать в дизеле тяжёлое горючее: нефть, соляровое масло и т. п.

Как мы уже говорили, первые зарубежные дизели работали на бензине и керосине. Только после того, как в России, на Балтийском заводе в Петербурге, в 1899 году был построен первый в мире двигатель внутреннего сгорания, работавший на нефти, успех дизелей окончательно утвердился в технике.

Был создан самый дешёвый и экономичный двигатель внутреннего сгорания.

Усовершенствование дизелей на этом не прекратилось.

Вскоре был построен дизель, работающий двухтактно (рис. 16). Зачем на один рабочий ход поршня тратить три вспомогательных хода, когда весь рабочий процесс двигателя можно завершить при двух ходах поршня?

В двухтактном двигателе поршень не производит всасывания и выхлопа. Эти такты заменены искусственной продувкой цилиндра свежим воздухом, который выталкивает выхлопные газы и заполняет цилиндр перед сжатием.

Продувка совершается в тот момент, когда поршень выдвигается из цилиндра. В это короткое мгновение через специальные окна в цилиндр врывается струя сжатого свежего воздуха, вытесняет выхлопные газы и заполняет цилиндр. После этого сжатие и рабочий ход происходят, как обычно.

Рис. 16. Схема работы двухтактного дизеля

Казалось, в этом случае, когда каждый рабочий ход приходится на два такта поршня, мощность двигателя должна возрасти вдвое. Практически же она возрастает процентов на семьдесят. Но при этом двухтактный двигатель потребляет и больше горючего, чем четырёхтактный. Может быть, поэтому в технике до сих пор ещё не решён вопрос о том, какой из двигателей лучше: четырёхтактный или двухтактный.

Двухтактными бывают не только нефтяные, но и бензиновые двигатели - чаще всего мотоциклетные.