Rudolf Diesel opatentował swój silnik wysokoprężny 28 lutego 1893 roku. Pierwszy udany, w pełni działający prototyp uruchomiono i zaprezentowano 17 lutego 1897 roku w Augsburgu. Dlatego odpowiedź na pytanie, kiedy powstał silnik Diesla, zależy od tego, czy mówimy o dacie patentu, czy o działającej maszynie.
Dlaczego Rudolf Diesel stworzył nowy silnik?
Rudolf Diesel chciał zbudować jednostkę o większej sprawności cieplnej niż ówczesne maszyny parowe. Sprawność cieplna określa, jaka część energii dostarczonej w paliwie zamienia się w użyteczną pracę. W drugiej połowie XIX wieku maszyny parowe osiągały zwykle około 10–12 proc., a ich eksploatacja wymagała dużych ilości paliwa, wody i pracy obsługi.
Diesel dążył do stworzenia tak zwanego racjonalnego silnika cieplnego, wykorzystującego wysokie ciśnienie i temperaturę powietrza. W jego koncepcji paliwo miało zapalać się samo po wtrysku do silnie sprężonego powietrza. Tak powstała idea silnika o zapłonie samoczynnym, dziś znanego jako silnik wysokoprężny.
Nie był to jednak wynalazek opracowany w oderwaniu od wcześniejszych osiągnięć. Diesel korzystał z dorobku Alphonse’a Beau de Rochasa, który w 1861 roku opisał założenia czterosuwowego silnika spalinowego, oraz Nikolausa Otto, konstruktora pierwszego działającego silnika czterosuwowego. Ważne były także prace nad silnikami dwusuwowymi prowadzone przez Dugalda Clerka.
Od projektu do działającego prototypu
Diesel ogłosił projekt swojego silnika w 1892 roku. Rok później uzyskał patent na konstrukcję, ale sama ochrona prawna nie oznaczała jeszcze, że maszyna działała zgodnie z założeniami. Zbudowanie prototypu okazało się znacznie trudniejsze.
Pierwsze próby przeprowadzano między innymi z pyłem węglowym. Taki wybór wynikał z ówczesnej dostępności i niskiej ceny węgla, lecz paliwo stałe nie sprawdzało się w praktyce. Eksperymenty prowadziły do awarii i niebezpiecznych eksplozji. Dopiero zastosowanie paliw płynnych, między innymi nafty i cięższych frakcji ropy, pozwoliło posunąć prace do przodu.
Diesel współpracował z Maschinenfabrik Augsburg, późniejszą firmą MAN. W jej zakładach mógł zbudować większe i bardziej zaawansowane prototypy. Testy zakończone sukcesem przeprowadzono w 1897 roku. Jednostka osiągnęła około 18 KM i sprawność cieplną na poziomie 26,2 proc., wyraźnie przewyższając ówczesne maszyny parowe.
Najważniejsze daty w historii silnika Diesla
Chronologię powstania silnika wysokoprężnego najlepiej pokazuje rozróżnienie między pomysłem, patentem i działającą maszyną:
| Data | Wydarzenie | Znaczenie |
|---|---|---|
| 1892 | Rudolf Diesel ogłasza projekt nowego silnika | Przedstawienie koncepcji jednostki o zapłonie samoczynnym |
| 28 lutego 1893 | Uzyskanie patentu | Formalne zabezpieczenie projektu silnika wysokoprężnego |
| 17 lutego 1897 | Pierwszy udany prototyp w Augsburgu | Potwierdzenie, że założenia konstrukcji mogą działać w praktyce |
| 1936 | Mercedes-Benz 260D trafia do produkcji | Początek seryjnej obecności diesla w samochodach osobowych |
Różnica między rokiem 1893 a 1897 jest często pomijana. Patent oznaczał opis i prawne zabezpieczenie wynalazku, natomiast dopiero próby z 1897 roku pokazały, że silnik może stabilnie pracować i osiągać zakładane parametry.
Jak silnik Diesla trafił do transportu?
Pierwsze zastosowania silników wysokoprężnych były przede wszystkim stacjonarne. Duże i ciężkie jednostki napędzały fabryki, pompy oraz generatory. Ich masa i hałas nie miały wtedy takiego znaczenia jak w samochodzie osobowym, za to liczyła się oszczędność paliwa i wysoki moment obrotowy.
Rozwój technologii stopniowo otworzył drogę do transportu. Kolejne etapy wyglądały następująco:
- Fabryki i generatory – silniki stacjonarne wykorzystywano jako źródła napędu w przemyśle.
- Statki – jednostki wysokoprężne zaczęły konkurować z napędem parowym w żegludze. Za ważny etap uznaje się statek MS Selandia, zwodowany w 1912 roku.
- Lokomotywy – diesel znalazł zastosowanie na kolei, szczególnie tam, gdzie liczyła się trwałość i możliwość długiej pracy pod obciążeniem.
- Ciężarówki i samochody osobowe – rozwój pomp wtryskowych pozwolił zmniejszyć silniki i zastosować je w pojazdach drogowych.
Za pierwszy seryjnie produkowany samochód osobowy z silnikiem wysokoprężnym uznaje się Mercedes-Benz 260D, oferowany od 1936 roku. Wcześniej pojawiały się prototypy i krótkie serie, ale dopiero ten model zapoczątkował szerszą obecność diesli w samochodach osobowych.
Znaczenie wynalazku Rudolfa Diesla
Silnik Diesla zmienił przemysł, żeglugę, kolej i transport drogowy. Jego przewaga wynikała z wysokiej sprawności, trwałości oraz dużego momentu obrotowego przy niskich prędkościach obrotowych. Z tego powodu szczególnie dobrze sprawdzał się w ciężarówkach, ciągnikach, statkach, lokomotywach i maszynach roboczych.
Przez ponad sto lat konstrukcja była stopniowo udoskonalana. Pompy wtryskowe, turbodoładowanie, elektroniczne sterowanie i system Common Rail pozwoliły zmniejszyć rozmiary jednostek oraz poprawić ich kulturę pracy. Historyczne znaczenie wynalazku pozostaje jednak związane przede wszystkim z przejściem od nieefektywnego napędu parowego do wydajnych silników spalinowych.
Najkrócej: silnik Diesla powstał jako idea na początku lat 90. XIX wieku, został opatentowany 28 lutego 1893 roku, a jego pierwszy udany prototyp uruchomiono 17 lutego 1897 roku.
