Самый большой двигатель внутреннего сгорания

LittleDzho › Блог › Wartsila-Sulzer RTA96-C — самый мощный и большой дизельный двигатель в мире.

Судоходные компании во всём мире всё чаще заказывают на верфях Супертанкеры и Контейнеровозы. Это бурно развивающийся сектор судостроительного рынка. Этим судам требуется всё более и более совершенная начинка, в том числе судовые двигатели. И именно для таких судов на дизеле строительных заводах в Финляндии строят самые большие в мире единичные судовые ДВС мощностью около 100 тыс кВт.

Компания Wartsila — один из мировых лидеров в области судовых дизелей большой единичной мощности. С 1990-х годов она разработала линейку судовых двигателей Wartsila — Sulzer — RTA96-C. Это двухтактные судовые дизели. Линейку — это потому, что судовладелец может заказать такой судовой двигатель в исполнении от 6 до 14 цилиндров. Конструктивно эти судовые дизеля очень похожи.

Диаметр цилиндра этого судового двигателя 960 мм, ход поршня — 2,5 метра! Рабочий объём только одного цилиндра дизеля составляет 1820 литров. О других характеристиках — чуть позже. Пока скажем, что порядка сотни таких судовых дизелей в 8, 9, 10, 11 и 12-цилиндровом исполнении было установлено на суда — контейнеровозы.
Первый судовой двигатель серии Wartsila — Sulzer — RTA96-C (11-ти цилиндровый дизель) появился в 1997 году. Его изготовила — японская компания Diesel United. А в 2002 году финские конструктора объявили о доступности 14-цилиндрового судового дизеля Wartsila — Sulzer.

Вот теперь о её рекордах подробнее. Wartsila (Вяртсиля) — Sulzer (Зульцер) — RTA96-C достигает 108 920 л.с. Рабочий объём этого судового дизель генератора составляет 25 480 литров. Литровая мощность дизеля необычайно низка — примерно 4,3 «лошади» на литр.
Скажете, вот уж странность, ведь в современных автомобильных турбированных дизелях инженеры научились «снимать» с литра более 100 лошадиных сил. Однако относительно-низкая мощность при столь – гигантских размерах выбрана не спроста. Большие судовые двигатели Wartsila – Sulzer (Зульцер) работают с достоинством, неспешно (по меркам обычных ДВС) набирая в свои гигантские «лёгкие» воздух.

Частота вращения вала при максимальной мощности у этого судового дизеля составляет всего 102 оборота в минуту (против 3-5 тысяч оборотов у легковых дизелей). Это обеспечивает хороший газообмен в дизеле (представьте, какие объёмы воздуха нужно прокачивать), сравнительно низкие скорости поршня в двигателе, а всё вместе — хороший КПД.

В режиме наименьшего удельного расхода топлива (не полная мощность) он превышает 50% (видимо, это рекорд для серийных ДВС). Да и при полной нагрузке эффективность движка не намного ниже. Удельный же расход топлива на всех режимах колеблется в районе 118-126 граммов на лошадиную силу в час; что в 1,5-2,5 раза ниже, чем у автомобильных дизелей.
Сопоставляя цифры, учтите, что эти судовые дизели работают на тяжёлом морском дизтопливе с куда более низким содержанием энергии, чем у автомобильных аналогов.

14-цилиндровый Wartsila — Sulzer (Зульцер) 14RTA96-C (таково полное наименование судового дизеля) весит 2300 тонн в сухом виде (без масла и прочих технических жидкостей). Вес коленчатого вала составила 300 тонн. Длина судовых дизелей достигает — 26,7 метра, а высота — 13,2 метра.

Из инженерных особенностей нужно отметить, что в каждом цилиндре судового дизеля устроен единственный, расположенный в центре камеры сгорания, гигантский клапан. Есть ещё три маленьких клапана (аналоги форсунок в обычных моторах) для непосредственного впрыска дизтоплива в цилиндр судового двигателя.

Этот огромный клапан — выпускной. От него выхлопные газы идут в общий коллектор и далее к четырём турбокомпрессорам. Те, в свою очередь, гонят свежий воздух через охладители и к окнам, вырезанным в нижней части цилиндра. Последние открываются, когда поршень дизеля опускается в нижнюю мёртвую точку.
Как и во многих судовых дизелях, усилие от поршня к коленчатому валу передаётся здесь крейцкопфным механизмом. Это повышает долговечность судового дизеля. А ещё фирма гордится низким весом своих судовых дизелей.

Подумайте о нагрузках на детали дизеля, жёстких требованиях по вибрации, а также о необходимой долговечности такого движка (представьте замену подобного судового дизеля у гиганта-контейнеровоза).
Основным материалом для постройки этого судового дизеля стали традиционные чугуны и стали.

Судно вместимостью по 8 — 10 тысяч тонн, движимые единственным таким судовым дизель генератором, спокойно развивают 25 узлов (более 46 километров в час).

Так что труд и талант создателей судовых дизелей Wartsila (Вяртсиля) заслуживает глубочайшего уважения.
Между тем, коллектив конструкторов Wartsila (Вяртсиля) работает над созданием и более мощных судовых ДВС. Уже есть упоминание относительно разработки 18-цилиндрового варианта своего сверхмощного судового дизеля.

Итак, в конце статьи еще раз данные по 14 цилиндровой версии:
Дизельный двухтактный двигатель с крейцкопфным кривошипно-шатунным механизмом, оборудованный турбонаддувом и интеркулером.
Вес: 2300 тонн (коленчатый вал всего 300 тонн)
Длина: 27 м
Высота: 13,4 м
Тип турбонаддува — постоянного давления.
Количество клапанов — 1 выпускной клапан на цилиндр.
Подача топлива — механический насос (RTA96C), система «Сommon Rail» (RT-flex96C)
Диаметр цилиндра — 960 мм.
Ход поршня — 2500 мм.
Рабочий объём цилиндра — 1820 литров;
Рабочий объём 14-ти цилиндрового двигателя 25480 литров.
Среднее эффективное давление в цилиндре — 1,96 МПа.
Средняя скорость поршня — 8,5 м/с.
Максимальная мощность: 108 920 л.с. при 102 об/мин
Максимальный крутящий момент: 7 907 720 Нм при 102 об/мин
Расход топлива: более 6 283 л/час

Вспомогательные системы двигателя — система сепарации воды, конденсирующейся после охлаждения воздуха на выходе из интеркулера.
Дополнительное оснащение — система утилизации остаточного тепла выхлопных газов (турбогенератор, производящий электроэнергию в количестве до 9860 кВт (14 цилиндровый двигатель).

Самый большой двигатель в мире

Начнем с того, что ДВС большого размера с огромной мощностью используются в качестве основной силовой установки на судах. Речь идет о судовых дизельных двигателях. На различных судах можно встретить множество вариантов таких дизелей, однако особого внимания заслуживает двигатель компании Wartsila-Sulzer, а точнее модель RTA96-C.

Сразу отметим, указанный агрегат сегодня по праву можно считать самым большим и самым мощным двигателем в мире, также установка имеет самый большой рабочий объем и размеры двигателя по сравнению со схожими аналогами. Итак, обо всем по порядку.

Дизель-гигант: характеристики

Финский производитель Wartsila занимает лидирующие позиции среди компаний, которые специализируются на разработке и выпуске судовых дизелей. Агрегаты обладают высокой единичной мощностью.

Первый двигатель Wartsila — Sulzer с индексом RTA96-C получил 11 цилиндров и появился еще в 90-х годах. ДВС представляет собой двухтактный судовой дизель и был собран на мощностях японской компании Diesel United.

Что касается рабочего объема, то показатель зафиксирован на отметке 1820 л. Как правило, указанный дизель с разным количеством цилиндров ставится на большие суда с вместительностью около 8 000 или 10 000 тонн, которые перевозят контейнеры (контейнеровоз). Указанный судовой дизель-генератор является основной силовой установкой, позволяя судну развить скорость в 25 узлов, что составляет чуть более 45 км/ч.

Общая мощность RTA96-C находится на отметке 108920 л.с. при рабочем объёме 25480 литров. Если же рассматривать мощность такого дизеля при пересчете на 1 литр топлива, получается чуть более 4 л.с. на литр горючего. На первый взгляд, это совсем немного. Более того, ни для кого не секрет, что производители автомобильных двигателей уже давно снимают с 1 литра не менее сотни «лошадок».

Такая медленная и спокойная работа агрегата на судне позволяет добиться улучшенного наполнения и вентиляции огромных цилиндров, скорость движения поршня также невелика, однако мотор при этом отличается неплохим КПД. На практике это значит, что расход топлива в этом двигателе во всех режимах составляет 118-126 граммов дизтоплива на 1 л.с. в час. Этот показатель фактически в полтора или даже два раза ниже сравнительно с дизелями на авто.

Еще важно учитывать, что судовой дизель получает менее «энергоемкое» топливо, чем автомобильные ДВС. Простыми словами, после сжигания 1 литра очищенной солярки, которую мы привыкли заливать в автомобиль на АЗС, полезной энергии выделится намного больше сравнительно с тяжелым дизтопливом для морских судов.

Также добавим, что модель Wartsila — Sulzer 14RTA96-C (14-цилиндровая версия) имеет вес в 2 тысячи 300 тонн, причем это «чистый» вес, то есть без учета моторного масла и других техжидкостей, которые дополнительно заливаются в агрегат. Только один коленчатый вал этого гиганта весит 300 тонн. В длину установка имеет 26.7 м, а по высоте показатель составляет 13.2 метра.

Особенности конструкции

Если говорить о конструктивных особенностях, примечательно то, что в каждом отдельном цилиндре такого судового дизельного двигателя имеется один большой клапан. Указанный клапан располагается прямо в центре камеры сгорания. Параллельно установлены еще три небольших клапана, которые выполняют функцию форсунок.

Получается, большой клапан выпускной и служит для выпуска отработавших газов из цилиндра, а через меньшие по размеру клапаны поступает солярка. Через выпускные клапаны отработавшие газы из всех цилиндров попадают в выпускной коллектор, затем поступают в 4 турбокомпрессора.

Такой подход полностью оправдан с учетом особенности воспламенения топлива в дизеле, высоких нагрузок на дизельный двигатель, вибронагруженности установки и необходимости обеспечить максимальную долговечность. Все детали, из которых изготовлен самый большой двигатель, выполнены с использованием проверенных и прочных металлов. Традиционными решениями выступают чугун и сталь.

Что в итоге

Напоследок добавим, несмотря на большой успех в области производства сверхмощных судовых дизелей, инженеры компании Wartsila и далее не намерены останавливаться на достигнутом результате.

Это значит, что в скором времени на фоне уже имеющихся в линейке дизель-генераторов появится еще более мощный ДВС с впечатляющими габаритами и характеристиками. Другими словами, скоро очередной самый большой двигатель в мире будет сдан в эксплуатацию.

Что дает впрыск воды в двигатель, принцип работы, основные преимущества и недостатки. Как самостоятельно сделать впрыск воды в мотор, доступные способы.

Моторы линейки TSI. Конструктивные особенности, преимущества и недостатки. Модификации с одним и двумя нагнетателями. Рекомендации по эксплуатации.

Особенности эксплуатации и обслуживания двигателя внутреннего сгорания. Что нужно делать, чтобы двигатель проработал как можно дольше без ремнота.

Чем отличается атмосферный мотор от турбодвигателя. Конструктивные особенности, мощность, особенности эксплуатации. Главные плюсы и минусы атмосферников.

Форсирование двигателя. Плюсы и минусы доработки мотора без турбины. Главные способы форсирования: тюнинг ГБЦ, коленвал, степень сжатия, впуск и выпуск.

Что означает понятие объем двигателя. Определение рабочего объема мотора. Классы авто в зависимости от объема ДВС, плюсы и минусы большого объема двигателя.

Самые большие двигатели. Топ-10

Какой самый большой двигатель в мире.

Самым большим двигателем в мире считается мотор Wärtsilä-Sulzer RTA96 Финской компании, который производится и выпускается для крупнейших в мире морских судов. Дорогие читатели, предлагаем Вам ознакомиться с подборкой «ТОП-10» самых больших двигателей на планете.

Двигатель, если сказать точнее, то это машина по сжиганию топлива созданная человеком для производства движущий силы. Такой агрегат (двигатель) преобразует энергию топлива в полезное механическое движение. Есть много типов двигателей в мире, но самые большие используются и применяются именно в морском судоходстве. Поэтому друзья наша сегодняшняя подборка 10 (десяти) самых крупных двигателей в мире начинается именно с самого большого силового агрегата на планете, с двигателя Wärtsilä-Sulzer RTA96 мощностью в 107.389 тыс. л.с.

Но такие мощные и большие двигатели используются сегодня не только в судостроительной промышленности, но и в других отраслях промышленности, в таких например, как электроэнергетика, космическая отрасль, авиация, ну и в других т.п. отраслях производства.

Но вот что интересно, на самом деле, чтобы ответить на вопрос «какие самые большие двигатели в мире» необходимо заранее понимать, что для какой-то определенной и конкретной техники и производства даже небольшой размер мотора может оказаться самым большим в мире, хотя по мощности он не будет являться самым сильным на планете. Вот например, тот же двигатель для мотоцикла объемом 2,6 литра может считаться также самым большим в мире. Или вот, двигатель для легкового автомобиля объемом в 9 литров, тоже может считаться самым большим и сильным.

Так что господа, к этому надо подходить индивидуально, смотря с какой стороны оценивать силовые агрегаты чтобы определить для себя, какой мотор самый крупный и сильный в мире.

Ознакомьтесь пожалуйста с нашей подборкой «Самых больших двигателей в мире».

1) Самый большой двигатель для морских судов в мире- Wärtsilä-Sulzer RTA96

Размеры: Объем – 25.480 тыс. л., Длина двг. – 26,59 м., Высота двг. — 13,5 м., Вес двг.– 2300 тыс. тонн.

Мощность: 107.389 тыс. л.с.

Это самый большой двигатель в мире когда-либо построенный человеком. Его вес составляет 2,3 млн. килограммов (2300 тыс. тонн). Длина двигателя 89 футов (26,59 метров), высота 44 фута (13,5 метров).

Двигатели выпускаются с 6 и до 14 цилиндров. Это турбированный двухтактный дизельный агрегат работающий на мазуте. Объем 14-ти цилиндрованного мотора составляет 25.480 тыс. литров. Мощность- 107.389 тыс. л.с.

Расход топлива у него составляет 13.000 тыс. литров в час (39 баррелей нефти в час!). Сила крутящего момента равна 7.603.850 млн. Н.м. при 102 об/мин. Коленчатый вал у него весит 300 тонн.

2) Самый большой автомобильный двигатель в мире за всю историю легковых автомобилей.

Какой объем: 28,2 л.

Мощность: 300 л.с.

На Автомобиль марки Fiat Blitzen Benz, произведенный в1911 году, был установлен самый большой 4-х цилиндрованный двигателем в мире. Объем этого силового агрегата составлял 28,2 литра. Мощность- 300 л.с. Автомобиль был специально построен для автогонок. Всего было построено и выпущено 2 (два) таких автомобиля и именно с таким большим мотором. Первый автомобиль был куплен (приобретен) Российским князем Борисом Сухановым. После Революции автомобиль попал в Австралию. В 1924 году эта машина попала в серьезную аварию, где и была повреждена без возможности дальнейшего восстановления. Ну а второй такой же автомобиль сохранился в собственности компании «Фиат». В 1920 году этот автомобиль был переделан, на него установили другой силовой агрегат и меньшего объема.

3) Самый крупный ракетный двигатель SaturnV

Размер и объем: Высота двг.- 5,64 м., Высота двг. в ракетоносители – 110,65 м. (выше статуи Свободы в США).

Мощность: 190.000.000 млн. л.с.

Если вам вдруг понадобится отправиться на Луну, то этот Американский однокамерный двигатель будет самым подходящим для такого путешествия. Это самый большой силовой агрегат в мире когда-либо созданный человечеством.

Тяга его силы на старте составляет (составляла) 34.500.000 млн. Н.м.. а мощность 190.000.000 млн. л.с. Двигатель производил столько энергии, которой хватило бы на освещение всего Нью-Йорка в течении 75 минут. Эта сила способна отправить на орбиту 130.000 тыс. кг груза. Этот двигатель при полете ракеты на лунную орбиту расходовал столько количества топлива, сколько бы хватило обычному автомобилю объехать весь наш земной шар аж 800 раз!

4) Самый большой промышленный газотурбинный двигатель 1750 MWe ARABELLE

Размеры: Вам понадобится целая атомная электростанция, чтобы его установить.

Мощность: 2.346.788 млн. л.с.

Это самый крупный турбогенератор в мире, который преобразует влажный пар от атомного реактора непосредственно в электроэнергию (находится во Франции). Мощность производимой им энергии составляет 2.346.788 млн. лошадиных сил. Его роторные диски внутри турбогенератора весят аж 120 тонн.

5) Самый мощный двигатель на железнодорожном локомотиве

Размеры: Длина- 25,5 м.

Мощность: от 4.500 — до 8.000 тыс. л.с.

«Union Pacific» в 1955 году создали самый мощный ж/д Локомотив в мире. Совокупная мощность турбированных двигателей локомотива составила 8.500 тыс. л.с., (этот рекорд для ж/д локомотивов до сих пор не побит). В локомотиве имеются 10 камер сгорания. Вес составляет 410.000 тыс. килограммов. Бак для топлива равен 9.500 тыс. литров. Локомотив был способен перевозить грузы до 12.000 тыс. тонн.

6) Самый большой по длине паровоз с паровым двигателем Big Boy

Размеры: Длина- 26,1 м.

Мощность: Сила тяги- 15.290 тыс. Н.м.

Union Pacific Railroad 4000 (четырехтысячного) класса. Он был построен в период с 1941 по 1944 годы. В 1959 году он совершил свою последнюю поездку, случилось это в связи с вытеснением паровозов дизельными локомотивами. Сила тяги паровозного агрегата 15.290 тыс. Н.м. Максимальная скорость 100 км/час. Пик мощности приходится на скорость 56 км/час. Максимальная тяга достигается на скорости не более 16 км/час.

7) Самый большой в мире ветряной ротор Siemens SWT-6.0-154

Размер: 154 метров в диаметре.

Мощность: 8.046 тыс. л.с.

Диаметр ротора- 154 метра. Число оборотов- до 12 об. в минуту. Мощность производимой энергии составляет- 6.500 тыс. кВт, что соответствует примерно 8.046 тыс. лошадиным силам. Это самый большой роторный ветряной генератор в мире.

8) Самый большой поршневой авиационный двигатель Lycoming XR-7755

Насколько большой: Объем – 127 литров. Вес – 2.740 тыс. кг.

Мощность: 5.000 тыс. л.с.

Всего в мире было произведено 2 (два) таких 36-ти цилиндрованных двигателя, которые до сих пор являются самыми большими на планете моторами для самолетов когда-либо созданных человеком. Двигатель специально был построен для бомбардировщика Convair B-36.

Объем двигателя у него составлял 127 литров. Мощность- 5.000 тыс. лошадиных сил при 2.600 тыс. об. в минуту. Вес двигателя – 2.740 тыс. кг. Впрыск топлива осуществлялся через карбюратор. Длина двигателя чуть больше 3 метров. Диаметр- 1,5 метра.

9) Самый большой и мощный автомобильный двигатель в мире, который был установлен на легковом автомобиле

SRT Viper, VX (выпуск с 2013 по настоящее время).

Объем: 8,4 литра.

Мощность: 649 л.с.

Компания «Chrysler Group» впервые создала этот необычный автомобиль с большим двигателем v10, объем которого составлял (составляет) 8,4 литра, а мощность- 649 л.с. (крутящий момент равен 813 Н.м. при 4.950 тыс. об. в минуту).

Максимальная скорость автомобиля- 330 км/час. Разгон с 0 — до 100 км/час всего за 3,3 секунды.

Отметим здесь, что это не самый максимальный по объему двигатель, который был установлен на легковую автомашину. Есть еще двигатель от Chevrolet «572» V8 объемом в 9,2 л, но он уступает данному Viper по мощности.

10) Самый большой двигатель установленный на серийном мотоцикле

Объем: 2,3 литра.

Мощность: 140 л.с.

Многие из вас наверное предполагали, что эта номинация («самый большой и сильный двигатель») достанется естественно мотоциклам компании «Harley Davidson», но увы, многие ошиблись, это не так.

Самым большим двигателем когда-либо установленным на мотоцикл и выпускавшимся серийно является 3-х цилиндрованный агрегат Triumph Rocket III. На мотоцикле был установлен 2,3 литровый двигатель с водяным охлаждением.

Его мощность 140 л.с. при 6.000 тыс. об. в минуту. Сила тяги составляла (составляет) 200 Н.м. при 2.500 тыс. об. в минуту.

Емкость топливного бака- 24 литра.

Существуют еще двигатели устанавливаемые на мотоциклетную технику, которые по своему объему больше чем силовой агрегат от «Triumph Rocket III» (например, байкциклы от компании «Bosshoss»), но тем не менее эта номинация победителя отдана компании «Triumph Rocket», так как ее большой двигатель был установлен на обычный традиционный мотоцикл, а не на его модификации или на мотоциклы, которые подверглись тюнингу (крафт-машины или автобайки).

В этот «ТОП-10» не попал еще один заслуживающий внимание реактивный двигатель. В этот основной список он не попал по той причине, что в данной подборке по возможности были представлены все виды двигателей именно по отраслям. Зато в этот «Топ» попал другой самолетный двигатель, который по своему размеру больше предыдущего двигателя.

Но несмотря на то, что этот двигатель не попал в список самых больших двигателей в мире, он в настоящий момент по-прежнему является самым большим реактивным двигателем на планете.

Авиационный реактивный мотор GE90-115B, которым оснащаются самолеты Боинг серии 777

Размер двигателя: Диаметр- 3,25 м., Длина– 7,49 м., Вес– 7.550 тыс. кг.

Мощность: Сила тяги– 569.000 тыс. Н.м.

( занесен в книгу Рекордов Гиннеса, как двигатель с самой мощной тягой реактивных авиационных двигателей в мире ).

Несмотря на свой огромный размер этот двигатель остается самым лучшим в мире широкофюзеляжным мотором в самолетостроении по своей эффективности.

Конструкция самого двигателя тоже удивительна, как и его технические характеристики. Материалы, используемые в двигателе, способны выдерживать температуры до плюс 1316 градусов по Цельсию . Этот двигатель во время дальних полетов экономит до 10% горючего топлива от общего объема по сравнению с другими аналогичными авиационными силовыми агрегатами (двигателями).

Моторы его сердца. Как Готтлиб Даймлер изобретал моторы на бензине

Готлиб Даймлер, пожалуй, самый известный из конструкторов эпохи становления бензиновых двигателей. Его фирма, пройдя через множество трансформаций превратилась в большой концерн, который выпускает не только легковые автомобили марок Мерседес и Смарт, но и грузовики, а также иную тяжелую технику. Концерн владеет 15-процентным пакетом акций Камаза и более 22% Airbus Group. Кто же стоял у истоков этого промышленного гиганта и как все начиналось?

Готтлиб Даймлер родился в небольшом городе Вюртемберг неподалеку от Штутгарта в семье пекаря. Детство мальчика проходило спокойно, он ходит в воскресную и художественную школы. Однако увлеченность рисованием вылилась в иное творчество. Сразу после школы он устроился подмастерьем в оружейную мастерскую и стал помогать изготавливать двухствольные охотничьи ружья у мастера Риделя. Именно в эти годы он окончательно решил стать инженером.

В 18-летнем возрасте Готлиб Даймлер получил лицензию оружейного мастера и ушел в эльзасскую инженерную компанию Фердинанда фон Штайнбайса, а спустя пять лет накопил на учебу в политехнической школе Штутгарта на факультете машиностроения.

Еще будучи студентом последнего курса, в 1862 году, Дамлер устроился на работу на фабрику металлоизделий в Гайслингене, на должность конструктора. Там и произошла знаменательная встреча, предопределившая жизнь и дальнейшую деятельность мастера. При заводе был приют для детей-сирот, которые трудились на производстве. Среди смышленых мальчиков Готлиб присмотрел 15-летнего чертежника Вельгельма Майбаха, который позднее стал верным другом и соратником Даймлера.

Два молодых человека мечтали создавать новые двигатели, используя необычные виды топлива, такие как керосин и бензин. В то время их мысли казались чрезвычайно смелыми, так как керосин и бензин продавался в аптеках в виде средства для умывания и как обеззараживатель. Существующие моторы работали или на паровой тяге, или на сырой нефти или горючем газе. Однако молодые инженеры не оставляли мечты и вскоре им представилась возможность попробовать себя в двигателестроении.

Работа у Николауса Отто

В 1872 году Даймлера заметил будущий изобретатель четырехтактного двигателя внутреннего сгорания Николаус Отто и пригласил его принять участие в становлении небольшой фабрики Deutz-AG-Gasmotorenfabrik, где должны были производиться стационарные двигательные установки для промышленных производств. Даймлер стал директором завода, Отто продолжал экспериментировать и изобретать, а Майбах был назначен главным конструктором.

Опытно-конструкторские работы над новым 4-тактным двигателем внутреннего сгорания продолжались около 5 лет. В итоге, на деньги инвесторов были построены первые образцы, которые и начали испытываться в заводской лаборатории в 1876 году. Однако новый мотор работал не стабильно, сказывались инженерные просчеты в конструкции.

Готлиб Даймлер предложил взяться за новый мотор 2-тактной схемы. Владелец предприятия не желал распылять средства и отказал молодым инженерам. Существующий образец начали производить. Однако инженеры занялись конструированием самостоятельно в тайне от работодателя. И с этого шага началось их главное дело. Видя перспективность своей конструкции Готлиб Даймлер и Вельгельм Майбах разрывают с предприятием Николауса Отто, продают свои акции за 75 тысяч марок и получают стартовый капитал для основания собственной фабрики, где намереваются выпускать собственные двигатели на бензине.

Мотор «Дедушкины часы»

В 1882 году Даймлер и Майбах с семьями переехали в Штутгарт и купили дом с участком земли в пригороде Каннштате, где и основали лабораторию. Через три года, осенью 1885 года работы над созданием первого двигателя Даймлера были завершены. За основу конструкции инженеры взяли двигатель Отто, у которого была переработана схема подачи топлива и камера сгорания, рассчитанная на бензин. Это топливо показалось Готлибу Даймлеру перспективным по причине его способности воспламеняться даже при очень низких температурах.

Опытная модель двигателя имела единственный горизонтальный цилиндр рабочим объемом в 264 куб.см с калильной свечой внутри, воздушное охлаждение, чугунный маховик на валу, а также впускной и выпускной клапаны без газораспределительного механизма. Эта примитивная конструкция во время работы начинала забавно стрекотать, за что получила от конструкторов прозвище «дедушкины часы».

Мотор весил 50 кг и имел высоту в 76 см и при 650 оборотах выдавал мощность в 0,5 лошадиной силы. Главное, что такой мотор был намного легче, чем паровики и не требовал столь же кропотливого обслуживания. Компактный мотор был готов к работе практически сразу же, в то время как паровики требовали разведения паров. Кроме того, бензиновый агрегат обладал стабильностью в работе при разных температурах, отчего не зависел от погодных условий и мог использоваться круглогодично. Уже вскоре мощность мотора удалось поднять вдвое, а затем началось его опытное применение.

Одна лошадиная сила

В этом же 1885 году инженеры установили ДВС на деревянный велосипед, создав тем самым первый в мире мотоцикл, на котором Вельгельм Майбах развил скорость на пляже реки Некка в 12 км/ч и проехал три километра.

Почти сразу инженеры решили приспособить свой мотор и для лошадиной повозки. В 1886 году на том же пляже они испытали экипаж, который приводился в действие ДВС. Это еще не была машина, а лишь ее экспериментальный образец.

Свое применение новое изобретение нашло в качестве двигателя для моторных лодок. Внеся небольшие изменения в конструкцию и доведя модность до 1,1 лс первый в мире мотор на бензине установили на 4,5 метровый бот. Такая лодка разгонялась до 11 км/ч и не выдавала клубов черного дыма, как паровые катера, за что и полюбилось покупателям. Предприятие Даймлера и Майбаха получило множество заказов и стало процветать.

Спрос на лодочные моторы Даймлера-Майбаха рос лавинообразно. В 1887 году была продана лицензия на производство ДВС. Эти 1,1-сильные агрегаты даже поднимались в воздух на первых аэростатах в 1888 году. С них начиналась воздухоплавательная история дирижаблей.

Между тем оба изобретателя не оставляли надежды на разработку собственного автомобиля. Вскоре он был построен и показан в октябре 1889 года на выставке в Париже. Машина имела открытый 4-колесный кузов, напоминающий лошадиную пролетку, 2-цилиндровый V-образный мотор собственной конструкции, 4-ступенчатую коробку передач, водяное охлаждение, систему газораспределения с Т-образными клапанами. В отличие от трехколесного автомобиля Карла Бенца этот аппарат был гораздо устойчивее, так как имел четыре колеса.

На земле, в воде и в небесах

В конце 1889 года семью Готтлиба Даймлера потрясла трагедия. Умерла его жена Эмма, что серьезно повлияло и на здоровье конструктора.

Между тем, компанию ждали большие перемены. Завод получил финансовые вливания и трансформировался в корпорацию Daimler Motoren Gesellshaft или DMG. Техническим директором компании стал Даймлер, а главным конструктором — Майбах.

Эмблемой компании была выбрана трехлучевая звезда, заключенная в круг. Эта эмблема сейчас принадлежит марке Mercedes-Benz. Она означала, что компания изготавливает двигатели для трех стихий: для земли, воды и для небес.

Вскоре моторостроительная корпорация стала получать военные заказы и вместе с инвестициями к управлению заводом пришли совсем иные люди.

Набирающей мощь Германии требовались моторы для дирижаблей и для военно-морского флота, а убежденность Готлиба Дайлера в перспективности автомобильной техники только раздражала совет директоров. В итоге, вместе с разработкой новых моторов, новые управленцы стали выдавливать прежних руководителей. Уже через год после реорганизации предприятия Совет директоров вынудил покинуть свой пост главного инженера Вельгельма Майбаха, а Готлиб Даймлер фактически потерял контроль над своим заводом. Измотанный смертью жены и трудностями на службе, он в 1992 году слег с инфарктом и оставил компанию новым директорам.

Между тем дело великих конструкторов жило. Бензиновые моторы действительно завоевывали пространства и поднимались в небеса. Последующая борьба акционеров и споры о путях развития не сломили прогрессивного духа. Со временем Daimler Motoren Gesellshaft (DMG) превратилась в крупную военно-промышленную корпорацию. Смерть Готлиба Даймлера от сердечного приступа в 1900 году не позволила ему стать свидетелем, одновременно триумфа и трагедии его детища. Моторы DMG воевали на полях сражений Первой мировой и стали основой авиации Германии.

До сих пор корпорация Daimler является ключевой компанией в Германии и в Европе. Производство автомобилей Mercedes-Banz и «Daimler Trucks» лишь малая ее часть.

В настоящее время Daimler AG владеет долями в следующих компаниях: Mitsubishi Fuso Truck and Bus Corporation (85,0 % акций), Automotive Fuel Cell Cooperation (50,1 %). Daimler AG также является крупнейшим владельцем и поставщиком Airbus Group.

По прежнему трехлучевая звезда Готлиба Даймлера господствует в трех средах: на земле, воде и в воздухе.​

Двигатель ESTEC с самым высоким в мире тепловым КПД

Инженеры Toyota разработали способ применения цикла Аткинсона, используемого в тойотовских гибридах с 1997 года, для работы в двигателях обычных, не гибридных автомобилей. Цикл Аткинсона с высокой степенью сжатия – обычный способ, используемый в ДВС гибридов для повышения тепловой эффективности. Однако обратной стороной высокой степени сжатия является снижение крутящего момента, недостаток которого в гибридах компенсирует электромотор. Тепловая эффективность при малых нагрузках намного важнее для обычных ДВС, чем для ДВС, работающих в гибридных силовых установках. Похоже, что разработчикам Toyota удалось решить эту проблему.

Результатом их работы стал новый 1,3-литровый рядный четырехцилиндровый бензиновый двигатель ESTEC (Economy with Superior Thermal Efficient Combustion). На русский язык это определение можно перевести как «Экономия с высокоэффективным сгоранием». По заводской классификации мотор получил обозначение 1NR-FKE. Он развивает мощность 99 л.с. – это на 4 л.с. больше, чем мощность двигателя 1NR-FE, используемого в тойотовских автомобилях А и В-сегмента, таких как Yaris, iQ и др. Термический КПД ESTEC достигает 38% – это столько же, как и у ДВС, используемых в гибридах. Кроме того, при малых нагрузках ESTEC имеет улучшенную на 11% топливную экономичность.

Термический КПД современных моторов находится в пределах 36%, в то время как у ДВС, используемых в гибридах, он превышает 38%. Для достижения такого показателя в гибридных ДВС, кроме цикла Аткинсона, применяется охлаждаемая система EGR, электрический насос ОЖ и технологии низкого трения.В будущем такие же решения будут использоваться и в обычных ДВС, а термический КПД обоих типов двигателей превысит 40%. Считается также, что улучшение тепловой эффективности позволит преодолеть слабость атмосферных бензиновых ДВС при малых нагрузках. Превышение 40% уровня КПД будет достигаться, в основном, применением охлаждаемых EGR и развитием технологий сжигания бедных смесей. В дополнение к этим основным направлениям рассматриваются также технологии снижения трения и улучшение систем подъема клапанов.

Базовые компоненты ESTEC

Основными конструктивными особенностями ESTEC являются цикл Аткинсона, геометрическая степень сжатия 13,5:1 и система EGR с жидкостным охлаждением (обычный 1NR-FE имеет степень сжатия 11,5:1 и внутреннюю рециркуляцию выхлопных газов). Система бесступенчатого регулирования фаз VVT-iE с электроприводом является ключевым элементом в реализации цикла Аткинсона. Она позволяет быстро и с высокой точностью регулировать подъем впускных клапанов и избежать затруднений, возникающих из-за разницы температуры и давления масла при холодном пуске и на прогретом моторе.

В системе рециркуляции выхлопных газов используется эффективный охладитель и быстродействующий клапан. Кроме того, впускной трубопровод, охладитель и клапан непосредственно соединены между собой для уменьшения образования конденсата от охладителя.

Оптимизированная форма впускных каналов обеспечивает быстрое наполнение цилиндров, а создаваемое завихрение способствует улучшенному сгоранию смеси. Чтобы удовлетворить требованиям, как к производительности, так и к расходу топлива, выпускной коллектор выполнен по схеме 4-2-1. Это позволяет уменьшить количество остаточных газов в цилиндрах двигателя.

Восстановление производительности

Увеличение степени сжатия до 13,5:1 снизило крутящий момент со 104 Нм до 96 Нм. Чтобы восполнить эту потерю, Toyota применила выпускной коллектор измененной формы, уменьшающий количество остаточных газов и температуру в цилиндре; новую водяную рубашку, поддерживающую оптимальную температуру поверхности цилиндров; оптимизацию времени впрыска. Комбинация этих мер (из которых главную роль играет измененный выпускной коллектор) позволила повысить крутящий момент до 105 Нм.

При малых нагрузках из-за работы охлаждаемой EGR происходят чрезмерные колебания крутящего момента. Для устранения этого недостатка используются система регулирования выпускных клапанов (Exhaust VVT) и внутренняя рециркуляция выхлопных газов. При средних и больших нагрузках работа Exhaust VVT приостанавливается, а шаг клапана системы EGR увеличивается.

Охлаждение является эффективной мерой против снижения крутящего момента у двигателей с высокой степенью сжатия. Однако одновременно это приводит к увеличению расхода топлива из-за повышения трения и потерь на охлаждение. В обычных моторах верхняя часть цилиндра нагревается больше, чем нижняя. Из-за неравномерного нагрева увеличивается трение в цилиндре. В ESTEC новая водяная рубашка со специальной прокладкой выравнивает температуру в разных частях поверхности цилиндра, снижая потери на трение и возможность возникновения детонации.

Цикл Аткинсона

В двигателе, работающем по циклу Аткинсона, на такте впуска впускной клапан закрывается не вблизи НМТ, а значительно позже. Это дает целый ряд преимуществ.

Во-первых, снижаются насосные потери, т. к. часть смеси, когда поршень прошел НМТ и начал движение вверх, выталкивается назад во впускной коллектор (и используется затем в другом цилиндре), что снижает в нем разрежение. Горючая смесь, выталкиваемая из цилиндра, также уносит с собой часть тепла с его стенок.

Так как длительность такта сжатия по отношению к такту рабочего хода уменьшается, то двигатель работает, по так называемому, циклу с увеличенной степенью расширения, при котором энергия отработанных газов используется более длительное время, т. е., с уменьшением потерь выпуска. Таким образом,получаем лучшие экологические показатели, экономичность и больший КПД, но меньшую мощность.