90 лет грузовикам MAN, с дизельным двигателем и прямым впрыском топлива

Развитие технологий сделало дизельный двигатель легче и компактнее, что позволило оснащать им автомобили.

12 марта 1924 г. инженеры MAN Штурм (Sturm) и Вибике (Wiebicke) отправились с завода в Аугсбурге в Нюрнберг на грузовике M.A.N. Saurer. 4-тонный автомобиль с безбортовой платформой приводился в движение экспериментальным дизельным двигателем, в котором впервые топливо впрыскивалось напрямую в четыре цилиндра.

Водителям-испытателям автомобиля с двигателем мощностью около 40 л.с. удалось пройти 140 км за пять с половиной часов. Этот успешный рейс стал боевым крещением для технологии, впервые позволившей сделать экономичные дизельные двигатели достаточно компактными для использования в автомобилях.

Процесс прямого впрыска имеет фундаментальное значение, утверждает Бернд Майерхофер (Bernd Maierhofer), член Совета директоров MAN Truck & Bus, курирующий НИОКР: «Первый автомобиль MAN, оснащенный дизельным двигателем с прямым впрыском топлива, знаменует собой важную веху в двигателестроении. Влияние этого события не ослабевает и сегодня: все современные дизельные двигатели легковых и грузовых автомобилей используют принцип прямого впрыска. Самым современным воплощением этого принципа стала технология впрыска Common Rail. Она применяется во всех дизельных двигателях MAN, поскольку позволяет нам эффективно управлять процессом сгорания в цилиндре».
Решение: инжекторный насос и форсунки

Хотя Рудольф Дизель запатентовал первый дизельный двигатель в 1897 г., до середины 1920-х гг. такие двигатели из-за своей громоздкости использовались лишь стационарно для фабрик и в двигательных установках судов. Первые грузовики и автобусы M.A.N. Saurer оснащались бензиновыми двигателями.

В 1919–1923 гг. компания MAN продолжила разработку и развитие дизельных двигателей в направлении использования их в автомобилях. Создавая двигатель для коммерческого автотранспорта, инженеры должны были решить две основные технические задачи: во-первых, нужна компактность, чтобы двигатель мог уместиться под капотом, а во-вторых, необходимо отказаться от компрессора высокого давления, утяжелявшего конструкцию и потреблявшего немалую мощность. Компрессор требовался для сжатия воздуха при нагнетании топлива в цилиндры двигателя.

Настоящим прорывом стал впрыск топлива без нагнетания воздуха. Воздух для сгорания сжимается до 20 атмосфер (20 бар) движением поршня внутри цилиндра. Сжатие вызывает сильный нагрев. В находящийся под большим давлением воздух впрыскивается топливо. За счет распыления топлива и высокой температуры газа происходит воспламенение смеси.

Впрыск топлива в сжатый воздух внутри цилиндра требует механического инжекторного насоса, проталкивающего топливо во впрыскивающие клапаны под очень высоким давлением. Впрыскивающие клапаны распыляют топливо на мельчайшие капельки, которые легче воспламеняются. Конструкция инжекторного насоса требует высокой точности изготовления, и такой насос был изготовлен MAN самостоятельно.

Расположение клапанов также стало решающим фактором успеха технологии прямого впрыска. В новом двигателе M.A.N. топливо впрыскивается через две открытые форсунки с боковых сторон головки цилиндра. Форсунки направлены по касательной, что обеспечивает смешивание подаваемого топлива со сжатым воздухом внутри двигателя.

Три первых экспериментальных двигателя были построены в Аугсбурге в 1924 г. и успешно испытаны на грузовике и мотоплуге. Эти опытные двигатели с прямым впрыском топлива имели цилиндры диаметром 105 мм, развивали мощность 35–40 л.с. при 1000 об/мин и весили порядка 420 кг.
Премьера на Берлинском автосалоне 1924 г.

К тому времени, когда экспериментальный грузовик был представлен компанией MAN на Берлинском автосалоне 10–18 декабря 1924 г., за первые полгода своего существования он уже успел пройти 2500 км.

Инженер Штурм настоял на том, чтобы ему доверили лично перегнать грузовик в выставочный центр в Берлине. Путь из Нюрнберга занял у него два дня. Не считая засорившихся клапанов, никаких поломок не возникло. «Маршрут пройден удовлетворительно», – отчитался Штурм по прибытии, отправив телеграмму своим коллегам из MAN в Аугсбурге.

Новая модель поразила и публику, и автомобильную прессу. Журнал Немецкого союза инженеров вынес свой вердикт: «Во всем, что связано с двигателями и топливными системами, беcкомпрессорный дизельный двигатель MAN бесспорно является самой значимой новинкой из всех, которые когда-либо выставлялись здесь». Двигатель, продемонстрированный на Берлинском автосалоне 1924 г., ныне выставлен в Немецком музее в Мюнхене.
Прямой впрыск выходит в серийное производство

Успех в Берлине открыл путь массовому производству новых дизельных двигателей серии D 1580 B, а также массовому производству дизельных двигателей для коммерческого транспорта на предприятии MAN. Первыми заказчиками стали экспедиторская фирма Kraftverkehr, Бавария и почтовые службы Reichspost Мюнхена, Аугсбурга и Нюрнберга, заказавшие автомобильные дизельные двигатели для опытной эксплуатации. Первым покупателем грузовика с дизельным двигателем стала пивоваренный завод “zum Hasen” в Аугсбурге. Этот грузовик развозил пиво по Аугсбургу без каких-либо серьезных поломок в течение десятилетий. Первый дизельный двигатель для автобуса был приобретен Reichspost (почтовой службой Германии) в 1925 г.

С самого начала стали очевидны два коммерческих преимущества: малый вес двигателя и масштабное удешевление эксплуатации на целых 80% по сравнению с обычными карбюраторными двигателями того времени. Такие аргументы оказались чрезвычайно убедительны для покупателей. К середине 1920-х гг. подразделение грузовых автомобилей отметило столь ажиотажный спрос, что производство дизельных двигателей для коммерческого автотранспорта пришлось перенести на завод в Нюрнберге, который был в связи с этим расширен.

С тех пор Нюрнберг остается образцовым двигателестроительным центром MAN. Здесь конструируют и испытывают все двигатели для всех видов выпускаемой техники, здесь же выполняется основная часть производственных и сборочных операций.