登陆注册
3100800000010

第10章 鲁道夫·狄塞尔

拖拉机在田野里发出轰鸣,载重汽车在公路上奔驰,轮船在海洋上破浪前进,它们都需要柴油机提供的动力。柴油机的应用十分普遍。它作为一种热效率较高的动力机,直到今天,在许多地方和生产部门中仍然发挥着重要的作用。柴油机的发明者,是近代德国的一位工程师,名叫鲁道夫·狄塞尔。

1858年3月18日,狄塞尔出生在巴黎一个德国侨民的家庭里。

1879年,21岁的狄塞尔以优异成绩在慕尼黑工科大学毕业。毕业后,他成为林德教授的助手。不久,又到瑞士文特图尔的苏尔寿机器工厂进行短期实习。第二年,狄塞尔到达巴黎,在林德冷冻公司所属的巴黎制冰厂工作,担任这个厂的工程师。从1880年到1890年,狄塞尔在巴黎整整工作了10年。在这10年中,他一直致力于动力机的研究和改进。

研究工作是从对蒸气机的改造开始的。自从瓦特发明蒸汽机以来,蒸汽机作为惟一的动力机,得到了广泛的应用。但是,蒸汽机在使用过程中,暴露出它的很多缺点。例如:体积大、操作不方便、运行不够安全,等等。特别是它的效率不高,在10%以下,有的效率甚至只有5%~6%。随着工业生产的发展,需要一种使用方便、效率更高的动力机。

为了克服蒸汽机的缺点,很多人都在进行研究和改进。人们发现,蒸汽机的很多缺点,都是由于它的外部燃烧方式带来的。只有改变这种外部燃烧方式,使燃料直接在汽缸内部燃烧,热能直接做功,才会提高动力机的效率。正是根据这些设想,有位名叫里诺的法国工程师,曾在1860年制成一台煤气机。里诺的煤气机虽然是比蒸汽机体积要小的一种内燃机,但是燃料消耗很大,热效率也只有4%左右。

动力机的效率,指的是它在使用过程中,起动力作用的能量在使用的燃料能量中所占的比例。既然煤气机的效率还不如蒸汽机的效率高,当然也就没有应用价值厂。不过,煤气机的内部燃烧方式优于蒸汽机,因而是可取的。

狄塞尔在研究如何改造蒸汽机的时候,也是本着将外部燃烧方式改变为内部燃烧方式的思路,进行探索的。他花费了大量时间和精力,进行新型动力机的研究和制造工作。在这个过程中,他打算制造一部用氨气来驱动的新型动力机。在研究“氨气发动机”时,他深入地探讨了卡诺的理论。卡诺是法国的著名物理学家。他曾设想通过内燃来为热力发动机提供热源,从而提高热力发动机的效率。要想做到这一点,就需要找到一种比蒸汽更好的工质。所谓“212质”,是“工作介质”的简称,指的是机器中借以完成能量转化的媒介物质。卡诺认为,可以将空气作为工质。其他一些工程师也曾提出过用空气、碳酸和乙醇来代替蒸汽,作为工质。狄塞尔在卡诺理论的启发下,打算用氨气来作为工质。

狄塞尔为什么会想到用氨气来作为工质呢?这同他在巴黎期间的实际工作有着密切的关系。由于他是制冰厂的工程师,非常了解氨气的性质和用途。在制冰生产过程中,离不开氨。氨是一种制冷剂,它在制冷机中能够把热量从低温处传送到高温处。正因为氨气具有促使热量转移的性能,所以狄塞尔就想利用它来代替蒸汽。他想把氨气作为热力发动机中的媒介物质,促使热能转化为机械能,成为动力做功。

可是,狄塞尔花了大量时间进行研究和实验,结果都失败了。实践证明,利用氨气作为工质来制造热力发动机,是不可能做到的。他认识到这一点之后,就果断地把研制“氨气发动机”的计划放弃了。对“氨气发动机”的研究,可以说是狄塞尔走过的一段弯路。但是,这件事也说明,狄塞尔对在科学技术方面的发明创造,表现了实事求是的态度。

1890年,狄塞尔回到德国,到奥格斯堡机器制造厂工作。从这时起,他全力投入到内燃机的研究之中,决心制造出一部经济实用、效率更高的新型热力发动机。

当时,无论从理论上或者技术上来说,研制内燃机的条件都已经完全具备了。前面已经提到,将热力发动机从外部燃烧方式改变为内部燃烧方式,从而提高效率,这方面的研究工作早就有人进行了。里诺在1860年发明的煤气机,应用价值不高。1862年,法国人德罗夏提出了四冲程内燃机的理论。理论问题解决了,但是要制造出能够实际应用的内燃机,却不是一件容易的事情。直到1876年,有一位名叫奥托的德国工程师,才根据德罗夏的理论,经过反复研究试验,对里诺的煤气机进行重大改造,制成了一台四冲程内燃机,使热效率提高到了14%。但是,奥托的内燃机仍然用煤气作燃料,缺点不少。1883年,德国的另一位工程师戴姆勒制成了汽油发动机,进一步提高了效率。

狄塞尔早在大学学习期间,就已经萌发了研制内燃机的想法。这时,奥托和戴姆勒的成功又使他受到极大的鼓舞。于是,他便在奥托和戴姆勒发明的内燃机的基础上,进一步深入研究。狄塞尔雄心勃勃,希望超过他们。为了使发动机得到更广泛的应用,他打算使用价格低廉的燃料,作为内燃机的热能来源。

起初,狄塞尔也曾试图使用煤粉作燃料,设计出煤粉压燃式内燃机,并于1892年获得了专利。但这种内燃机在实际操作中并不成功。经过实验,发现利用压缩点火方法实现煤粉燃料,非常困难。于是,他便放弃煤粉,改用柴油作为内燃机的燃料了。

不过,使用柴油作燃料,仍然遇到了很多困难。例如:汽油的燃点(也叫“着火点”或“发火点”)低,容易点燃;而柴油的燃点比汽油要高,不容易点燃。因此。利用柴油作燃料,必须解决怎样在汽缸里点燃柴油的问题。

狄塞尔不畏困难,积极进取。他深入钻研卡诺等人的有关理论,反复进行计算和实验,终于找到了解决问题的办法:他将自己的研究心得加以总结,于1892年写成了题为《合理的热机的理论和设计》的论文。这篇论文发表后,得到了工程界和一些著名教授的重视。

狄塞尔在这篇论文中提出的“合理的热机”,就是他设计的一种新型内燃机。他认为,这种新型内燃机,可以代替蒸汽机以及当时正在使用的其他内燃机。那么,这种新型内燃机是怎样操作的呢?按照狄塞尔的设计,先向汽缸内送人空气,然后强力压缩空气,使空气的温度升高。接着,向汽缸内喷人柴油。在高温高压之下,柴油就会自然着火。汽缸内的温度由于柴油的燃烧而变得更高,使气体急剧膨胀,从而推动活塞做功。

这种内燃机不用设置点火装置,因此就结构来说比汽油发动机更为简化了。同时,它开始吸进汽缸内的是纯净的空气,而不是空气与燃料的混合物,因此,在加大压缩压力时,不会发生“爆燃”。这样,也就可以提高压缩压力,使压缩的空气温度达到或超过柴油的燃点,引燃柴油。狄塞尔认为,柴油燃烧时火力很强,因此,使用柴油的内燃机,是一种输出功率很大的发动机。

新式内燃机虽然研究设计出来了,但要把它制造出来,还有很长一段路程。首先面临的是经费问题。为此,狄塞尔又不得不到各地去进行宣传。他耐心地向工厂老板们介绍这种机器的性能、优点和实用价值,希望得到他们资助。经过不懈努力,他终于说服了克虏伯公司和奥格斯堡机器制造厂的老板?他们表示,愿意在资金方面给予合作。要做成一件事,是多么不容易啊!

经费问题解决后,狄塞尔干劲倍增,1893年,他制成了第一台使用柴油的发动机,一般称之为柴油机。但是,这台柴油机在试验时却没有成功。据说,当时在场观看的人很多;他们怀着各种心态,注视着狄塞尔的试验操作。试验开始时,机器运转得还比较正常。可是,就在往汽缸里喷人燃料的瞬间,突然发生了爆炸。随着一声巨响,安装在汽缸盖上的测功指示器被炸飞了,一股浓烟从排气管内喷射出来,火花向四处飞溅。人们见到这种情景,吓得纷纷逃跑了。

第一次试验失败后,各种各样的议论接踵而来。除了冷嘲热讽之外,还有人对狄塞尔的设计是否合理表示怀疑。面对着失败带来的沉重打击,狄塞尔并没有灰心丧气。他镇静地总结经验教训,尤其是仔细检查机器结构和操作过程,以便发现问题,找到解决办法。狄塞尔认为,这次试验虽然总的说来没有成功,但是其中也有成功的地方。例如,通过试验证明,将燃料喷入高压空气中是能够自动着火的。这一点特别重要,因为它符合狄塞尔设计时所依据的原理。于是,狄塞尔的信心反而进一步增强了。

狄塞尔针对发现的问题,继续进行研究和改进。经过7个月的辛勤劳动,1894年2月,他又制成了一台柴油发动机。这台柴油机在试验时实现了运转,可是运转的时间很短,仅仅有1分钟,就停了下来。故障在哪里呢?经过检查发现,原因在于汽缸内承受的压力太大,使汽缸内壁产生了裂痕。这次试验虽然仍未完全成功,但是同第一次试验比较起来,显然是前进了一大步。

狄塞尔毫不气馁,鼓起干劲继续进行研究和改进。针对汽缸出现的问题,他取消了原来设计的等温燃烧过程,采用水冷式汽缸,并且适当降低了压缩空气的压力。这次重新设计和改制的柴油机,又花费了长达三年的时间,直到1897年,才算最后完成。

这是何等劳累的三年啊。狄塞尔在这次研制工作中,特别慎重。他根据前两次试验失败中获得的教训,重新审视了自己原来提出的理论和设计,经过反复推敲,毅然抛弃了不正确的部分。同时,他还把科学技术发展中出现的新知识,特别是有关内燃机方面的技术知识吸收进来。正因为如此,狄塞尔的内燃机理论,在几年的研制过程中进行了不断的修改,也就更为完善了。

当然,在新型柴油机制造过程中,狄塞尔还遇到了经费不足、材料缺乏和技术跟不上等困难。但所有这些困难,他都以顽强的精神一个个地克服了。他的研制工作,一直是在奥格斯堡机器制造厂进行的。除了奥格斯堡机器制造厂对他的支持外,他还得到了克虏伯公司在财力上的援助。应当承认,这些也都是狄塞尔获得成功的条件。

狄塞尔研制的柴油发动机,在1897年正式诞生了。它运转时输出的功率,起初为18马力,后来达到25马力。柴油机的热能损耗较少,使用时效率可以达到38%,超过了其他热力发动机的效率。1898年,在慕尼黑举行的国际展览会上,狄塞尔发明的新式柴油机首次公开展出,得到人们的普遍赞扬。由于柴油机与狄塞尔的名字是紧密联系在一起的,因此人们也将他的柴油机称为“狄塞尔机”。

同类推荐
  • 苦吟寒士贾岛传

    苦吟寒士贾岛传

    而非学术性传记,这是一部文学传记,但其中贾岛的生平大事都有所本,与贾岛有关的人物也多系真人。当然,作为历史人物传记,小说的情节不可能曲折离奇跌宕起伏,甚至许多方面还存在着推理性的叙述。我不敢说,书中的贾岛和中唐大诗人贾岛不差分毫,但他至少是我心目中的贾岛。我曾向一位前辈讨教,他说,“《三国演义》与《三国志》的区别,前者是小说,后者是史志。你既然是写小说,有些事就不要再去顾虑。”我听后为自己的胆大妄为感到安慰,也去了好多顾虑
  • 林肯传(中小学生必读丛书)

    林肯传(中小学生必读丛书)

    美国历史最伟大总统的传奇一生成功学大师戴尔·卡耐基倾心之作富含智慧,启迪人生的经典作品。林肯的主要功绩有:打响南北战争、纸上谈兵的麦克莱伦、浮夸派将领薄柏、激烈的内阁争斗、发布《解放黑奴宣言》、壮烈的葛底斯堡战役、传奇将军格兰特、连任总统、南方军投降等。
  • 告诉你一个哥伦布的故事

    告诉你一个哥伦布的故事

    克里斯托弗·哥伦布(约1451—1506),意大利航海家,一生从事航海活动,先后4次率队西航,成功地横渡了大西洋,开辟了由欧洲通往美洲的航路。由此,他也成为欧洲人经海路到达西半球的第一人。在西印度群岛上,他建立了殖民地,发现了金矿,并掳掠了印第安人。他的4次西航也证明了地圆说的正确性,促进了欧洲大陆与美洲新大陆的联系,并为欧洲人大规模占领和开发西半球打下了基础。
  • 约翰·亚当斯传

    约翰·亚当斯传

    约翰·亚当斯(1735年-1826年),美国第一任副总统、第二任总统,绰号“圆球”《独立宣言》签署者之一,被美国人视为最重要的开国元勋之一。1735年10月19日,亚当斯生于马萨诸塞州昆西的一幢房子黑,美国人称这幢房子为“美国独立的摇篮”。亚当斯从小聪慧过人,有“神童”的美誉。20岁时获得哈佛大学法学院硕士学位。1765年发表文章评击《印花税法》,从此参加到反殖民统治的独立战争运动中。1774年当选第一次大陆议会的代表,成为《独立宣言》起草委员会的成员,被誉为“美国独立的巨人”。
  • 华盛顿传

    华盛顿传

    乔治·华盛顿的重要地位在美国历史上是任何人都无法超越的。他是第一位由选举产生的总统,在连任两届之后,他自行引退,并两次谢绝连任,开创了总统任期不超过两届的典范,弥补了美国宪法的严重缺陷,为人类结束终身制、消除个人独裁的隐患提供了一个弥足珍贵的惯例,以及表现出的伟大政治家的典范性品格;美国今日的强大和富庶,端赖于此。在美国独立战争中,他被委任为大陆军总司令。为美国独立和统一立下了赫赫战功,是美国的开国元勋。回顾两百多年的美国总统史,我们也会发现,没有一位总统在位期间拥有的个人威望能够超过华盛顿。
热门推荐
  • J.S.G.C搞怪恶魔党

    J.S.G.C搞怪恶魔党

    一个气质非凡,高贵典雅的贵族千金。一个身手不凡,喜欢打抱不平的暴力女。一个智商超过150,只懂得学习的书呆子。一个处事精明,精通战略的网络游戏高手。四个性格各异,完全陌生的女孩转到了同一所学校,而且又同时分到了一个宿舍。完全不搭边又性格不合的她们,会在这所贵族学校闯出什么闹剧呢?
  • 鬼屋

    鬼屋

    一间奇异的出租屋牵扯出了千年恩怨的“人鬼神”之恋。外来的白领女果果本是一普通的平凡女孩,可就在那间鬼屋里,让她经受着可怕的恐惧和千年情节的折磨。于是就有了以下惊人骇俗一幕幕恐怖的亲身经历。
  • 永恒之夜

    永恒之夜

    冥冥之中有天地主宰命运,可是他不相信命运,他只相信自己。没有什么能够主宰他,天又如何,神又怎样?若是阻挡了他,他便要葬天弑神!如果这个世界没有神话,那就由他来缔造!
  • 傻子王爷无情妃

    傻子王爷无情妃

    一只毒蝎子,彻底断送了她年轻的生命!别人只知道,那个软弱没主见的女人被迫嫁给一个痴傻呆闷的七皇子。殊不知,她早已不再是“她”!面对痴傻只会憨笑的美男,她气愤难填!你傻,本美女就医好你,谁知医好后,遭到嫌弃,却换来一纸休书,气愤之下,她恨不得与他同归于尽……
  • 天才卦师

    天才卦师

    靠着遗传的特殊血脉和家传的半部遁甲天书,他毅然决定从事算命师傅这个很有前途的职业。一纸卦辞断世事,十指遁甲演天数。且看一个吊儿郎当的现代卦师,展开他传奇般的都市人生。
  • 遇见了你

    遇见了你

    如果遇见你是出于意外,爱上你却不再是意外。幸好我们还是遇上了,我的人生没有遗憾了……世界上有没有永不不失恋的方法?答案或者是永不恋爱。但是谁又愿意用这种方法来换取永不失恋呢?在没有爱上一个人的时候,她们可以独自勇敢地面对所有的困苦。从爱上一个人的那一刻起,就丧失了一个人生存的所有本能。
  • 影响青年人一生的100句至理名言

    影响青年人一生的100句至理名言

    该书从为人处世、求知惜时、人际沟通、修身养性、情感智慧几个方面撷取了一百条至理名言及与之相关的文章,涵盖了许多简单而又深刻的人生道理,方便读者能分门别类地感悟的人生智慧。
  • 让我来温暖你的忧伤

    让我来温暖你的忧伤

    十七岁的天才少年林伟诺,因为父亲的交友不慎,原本富足的家顷刻间变得荡然无存。他转去二等中学,搬到了破落的平民居。搬到平民居的那个暑假,林伟诺阴差阳错地认识了那个在黑暗里逆光生长的坚强少女阮凌瑶。暑假的相处时光让他们惺惺相惜,飞进对方窗户的纸飞机里,写满了少年心事。他们约定一起看一次海,却一同失约……
  • 尸心不改

    尸心不改

    控尸门的欢乐二缺弟子江篱炼了一具美得人神共愤引得天雷阵阵的男尸,以为好日子开始了,结果没想到门派惨遭灭门。--情节虚构,请勿模仿
  • 少水浒

    少水浒

    《水浒传》是中国历史上第一部用白话文写成的章回体小说,也是我国最优秀的古典文学名著之一。本书根据原著进行改编,选取鲁智深、时迁、孙二娘的故事,保留了原著的风采神韵,小说故事情节曲折、语言生动、人物性格鲜明,是一部描写英雄传奇的典范。由冶文彪编写。