Машина-двигатель От водяного колеса до атомного двигателя, стр. 26

Но как быть с очисткой цилиндра и с зарядкой его новой смесью?

И вот выход предложен.

Схема работы двухтактного двигателя с прямоточной продувкой.

Пусть через верхние клапаны всё время поступает свежий заряд рабочей смеси, а внизу цилиндра пусть будут вырезаны окна, через которые уйдут отработавшие газы. Тогда первым тактом, когда поршень пойдет вверх, он своим телом закроет нижние окна, и, если в цилиндре есть свежий заряд, он его сожмет. К концу первого такта (сжатия) в цилиндр будет подана электрическая искра, — произойдет вспышка и поршень пойдет вниз, совершая второй такт — расширение, рабочий ход. Но поршень в конце хода вниз откроет окна, и отработавшие газы устремятся через окна наружу. При этом специальным механизмом откроются также и клапаны в крышке, через которые особым насосом будет нагнетаться свежая рабочая смесь. За время, пока окна остаются открытыми, свежий поток газа должен успеть вытеснить отработавшие газы — «продуть» цилиндр. Затем, когда поршень, возвращаясь к верхней мертвой точке, вновь перекроет выхлопные окна, свежая рабочая смесь поступит через клапаны в цилиндр, заполнит его объем, зарядив для очередного сжатия.

Таким образом, вместо двух насосных тактов (всасывания и выхлопа) здесь появится процесс продувки цилиндра. Теперь уже за каждый оборот можно получить рабочий ход.

Казалось бы, новый двухтактный двигатель, позволяющий развить при тех же размерах цилиндра почти удвоенную мощность, должен перенять пальму первенства у двигателя четырехтактного.

Но этого не произошло.

Оказалось, что продувать цилиндры рабочей смесью дело не выгодное, — много топлива уносится вместе с выхлопными газами через продувочные окна. И четырехтактный двигатель стал господствовать.

Лишь в некоторых «нефтянках», где цилиндр мог продуваться и заполняться не смесью топлива с воздухом, а чистым воздухом (топливо впрыскивалось в цилиндр в конце хода сжатия), двухтактный процесс еще находил применение.

Однако, как только получили широкое распространение дизель-моторы, о двухтактном цикле вспомнили всерьез. Дизель-мотор не «нефтянка» — это экономичный тепловой двигатель, но коль скоро в цилиндр дизеля также засасывается не рабочая смесь, а воздух, который и будет продувать цилиндр, то прямой смысл двухтактный процесс применить и здесь. Ведь воздуха не жалко. Его можно подать побольше и очистить цилиндр получше.

Так появление дизелей открыло широкую дорогу еще одной разновидности двигателей внутреннего сгорания — двухтактным двигателям.

Первым начал работать над созданием двухтактных дизелей всё тот же завод «Людвиг Нобель» в Петербурге. Были построены специальные опытные цилиндры со стеклянными вставками, через которые наблюдался процесс продувки при разной форме и различном размещении продувочных и выхлопных окон.

Дело в том, что, кроме описанного выше способа продувки, который называется прямоточным, могут быть и другие способы — «петлевые».

При этих способах в крышке цилиндра нет клапанов, но зато в нижней части цилиндра имеется два ряда окон. Левую полуокружность занимают, например, продувочные окна, а правую — выхлопные. Выхлопные немного повыше; поэтому, опускаясь вниз, поршень сначала откроет эти окна, и отработавшие газы вырвутся наружу, а потом, когда поршень откроет и продувочные окна, в цилиндр через них начнет поступать нагнетаемый особой воздуходувкой воздух, который, обходя цилиндр «петлей», вытеснит через всё еще открытые выхлопные окна остаток отработавших газов. К концу продувки цилиндр окажется заполненным чистым воздухом, и поршень, поднимаясь вверх, перекрывая сначала продувочные, а затем и выхлопные окна, начнет сжатие свежего заряда.

Следует заметить, что со временем двухтактные дизели получили столь же широкое распространение, как и четырехтактные, а для мощных установок даже преобладающее.

Схема петлевой продувки цилиндра двухтактного двигателя.

Судьба Дизеля и дизелей

Двигатели с воспламенением от сжатия теперь называют дизелями. Но, как вам уже известно, первый дизель, который решил всю дальнейшую судьбу этого двигателя, был построен не Рудольфом Дизелем, а на русском машиностроительном заводе. И хоть не верил изобретатель в возможности русской промышленности, но именно в России было доказано, что нефтяной экономичный двигатель можно построить.

Надо сказать, что и в дальнейшем развитии этого двигателя много труда и конструкторской мысли было вложено русскими инженерами.

Рудольф Дизель, владея патентом, выдавал разрешения фирмам разных стран строить двигатель с воспламенением от сжатия лишь по своему усмотрению. Это сдерживало широкое развитие двигателя.

Только с 1908 года, после истечения срока патента, строительство дизель-моторов получило широкий размах.

Новый двигатель стал быстро совершенствоваться, всё дальше удаляясь от своего прообраза — первого двигателя Дизеля.

Рудольф Дизель, как и Отто в свое время, выдержал серию судебных процессов, где доказывалось, что всё, чем отличается новый двигатель, — высокое сжатие, самовоспламенение и постепенное сгорание, — уже предлагалось до него другими конструкторами. И многие из подобных утверждений имели к тому веские основания. Это лишний раз доказывало, что творчество многих и многих инженеров, техников и изобретателей подготовляло рождение новой машины. Должен был лишь появиться тот, кто сумел бы своей энергией и настойчивостью добиться претворения в жизнь созревшей идеи. Такими изобретателями были Ленуар, Отто и, наконец, Дизель.

Рудольф Дизель погиб при загадочных обстоятельствах. В 1913 году он отплыл на пароходе «Дрезден» из бельгийского порта Антверпен в Англию. Однако в английский порт Харвии пароход пришел без Дизеля. Вероятно, во время шторма Дизель был подхвачен и унесен в море нахлынувшей волной. Были, однако, и предположения об убийстве изобретателя по приказу германского генерального штаба из боязни, что накануне носившейся в воздухе войны Дизель передаст англичанам сведения о новых двигателях на немецких подводных лодках.

Некоторые считали, что утомленный борьбой Дизель покончил жизнь самоубийством, бросившись в воды океана. Таков трагический конец еще одного изобретателя в капиталистическом мире.

Но дизели продолжали свое победное шествие.

К директору Путиловского завода в Петербурге обратился студент технолог Тринклер с предложением построить двигатель высокого сжатия, который бы отличался от других дизелей тем, что для обеспечения впрыскивания топлива в цилиндр не требовалось бы строить специальный компрессор. Это было в 1898 году, на самой заре дизелестроения.

Действительно, сразу же, как только первые дизели получили распространение в промышленности, всем стало ясно, что основным недостатком нового двигателя является необходимость в компрессоре. Из общего числа цилиндров двигателя два, а то и три приходилось отводить под компрессор. В этих компрессорных цилиндрах не происходило сгорания топлива, а только сжимался воздух. Сжатый воздух подавался к форсунке, где он встречался с топливом и увлекал его дальше, в рабочий цилиндр, раздробляя жидкую струю на мельчайшие капельки.

Воздуха для распыливания топлива во всех цилиндрах требовалось много, и компрессор всё время работал, отбирая на себя часть мощности, утяжеляя машину, делая ее большой по размерам.

Так распыливалось жидкое топливо с помощью сжатого воздуха в компрессорных дизелях.

Вот почему предложение студента Тринклера заинтересовало Путиловский завод.

Надо сказать, что и сам Дизель об этом много думал, но ему ничего не удалось сделать для ликвидации компрессора.