Na stacji benzynowej wymieniacie jego nazwisko. Patent Rudolfa Diesla ma niemal 130 lat [MOTO 2030]

Genialny wynalazca i ślepy inwestor bez wyobraźni, który otarł się o bankructwo. Taki był Rudolf Diesel, twórca silnika wysokoprężnego z tzw. samoczynnym zapłonem. Właśnie minęła kolejna rocznica przyznania Niemcowi patentu, który zrewolucjonizował nie tylko świat motoryzacji.

MOTO 2030 to copiątkowy cykl Gazeta.pl, w którym poruszamy najważniejsze tematy dotyczące przyszłości motoryzacji, transportu i technologii. Nie zabraknie tu także ciekawych historii konstruktorów oraz opisu dziejów firm, których przeszłość ma wpływ na to, jak będzie wyglądała motoryzacja przyszłości. Samochody, drogi i miasta na naszych oczach bardzo dynamicznie się zmieniają. Co piątek dziennikarze Moto.pl będą o tych zmianach pisać. Tutaj znajdują się wszystkie artykuły z cyklu MOTO 2030.

"Jeździsz bocianem? Jakim bocianem? No, bocianem, bo tak strasznie klekoce!". Ktoś, kto nigdy nie miał auta z silnikiem wysokoprężnym, nie zrozumie złośliwego żartu. Idzie o to, że pod względem kultury pracy diesle starszych generacji wypadają koszmarnie na tle jednostek benzynowych. Od ich ekstraklasy, czyli wielocylindrowych jednostek widlastych z nowoczesnymi układami wtrysku, dzieli je istna akustyczna przepaść.

Zobacz wideo

Z drugiej strony diesle cieszą się opinią oszczędnych, a przecież nikt nie chce przepłacać na stacji benzynowej. Kłopot pojawia się za to, gdy skupimy się na emisji spalin, a konkretnie chmurze tlenków azotu, cząstek stałych czy tlenku węgla. 

Normy od lat 90. XX wieku są coraz ostrzejsze – nie bez kozery przypominają autorzy strony https://dieselinformation.aecc.eu. Od kilku lat mówiło się, że niektóre miasta zamkną się dla wysokoprężnych osobówek, choć to wciąż nie do końca postanowione. 

Na pewno pojawiają się pomysły ograniczeń, a także wydzielenia tzw. LEZ – Low Emission Zones, czyli "Stref niskiej emisji". W LEZ można liczyć na takie atrakcje jak "dzień bez samochodu", wyłączenie ruchu w określonych godzinach itd. Jednym z modelowych przykładów jest Stuttgart. 

Rudolf DieselRudolf Diesel fot. Commons Wikimedia

Zielone strefy w Stuttgarcie. Takie rzeczy w mateczniku diesla

Miasto powiązane z Mercedesem i Porsche chce poprawić jakość powietrza na ulicach, a to oznacza śrubowanie miejskich przepisów dotyczących ruchu pojazdów. W roku 2019 można było do centrum wjechać autem z silnikiem spełniającym warunki emisji według normy Euro 5. Od dawna mówi się jednak, że jeśli sytuacja tego będzie wymagała (czyli jakość powietrza się radykalnie pogorszy), pozwolenie na taki wjazd dostaną wyłącznie najnowsze diesle z Euro 6.

Rudolf Diesel w zaświatach nie mógł tego przewidzieć. A przecież chciał dobrze – jeździć bardziej efektywnie, taniej i na paliwie tańszym w produkcji. O biotechnologii i rozwiązaniach proekologicznych nikt wtedy wprawdzie nie myślał, ale warto nadmienić, że Niemiec do swoich prób użył oleju roślinnego.  

Na pewno ktoś się teraz z przekąsem uśmiechnie. "Nie on jeden, nie on jeden!". W końcu proceder wlewania przepracowanego oleju jadalnego do baków (zwłaszcza starszej generacji aut) wcale nie jest taki rzadki.  

Zastanawiacie się, dlaczego czasem za niektórymi samochodami ciągnie się charakterystyczny odór starej smażalni? Właśnie dlatego!

Rudolf Diesel nie miał łatwej kariery, która zresztą skończyła się zdecydowanie przedwcześnie i tragicznie.   

Silnik Rudolfa Diesla, 1912 r.Silnik Rudolfa Diesla, 1912 r. fot. Christies

Niewyjaśniony koniec. Rodzą się spiskowe teorie 

 Zacznijmy od końca. W poniedziałkowe popołudnie 29 września 1913 roku 55-letni Rudolf Diesel wszedł po trapie na pokład parowca SS Dresden. Herr Diesel wybierał się do Anglii, gdzie miał rozmawiać o budowie fabryki silników własnej konstrukcji. W planach było też spotkanie z oficerami marynarki, których bardzo interesowało zastosowanie nowego źródła napędu do wszelkiej maści wojennej floty.

Jeszcze w Antwerpii, na długo przed odcumowaniem Diesel poprosił, żeby obudzić go około 6 rano. Tyle tylko, że steward rankiem nikogo tam nie znalazł. Niemiec może i był w swojej kabinie, ale na pewno się nie położył - pościel leżała nietknięta. Poszukiwania na morzu nic nie przyniosły. 

Uznano, że cierpiący na bezsenność Niemiec musiał wyjść na nocny spacer, a potem z niewiadomego powodu wypadł za burtę i zginął w morskiej toni.  

Kilka dni później holenderski kuter wyciągnął z wody zdekompletowane męskie zwłoki. 

Szyper nie zabrał nieszczęśnika na ląd, lecz wyrzucił ciało z powrotem do wody. Dlaczego? Oficjalnie "na pokładzie zabrakło miejsca", ale krąży też dość prawdopodobna wersja o kradzieży i próbie zatarcia jej śladów. Łatwiej było przecież zdjąć ze zwłok co cenniejsze precjoza, a potem pozbyć się problemu i wyrzucić je do morza. 

Dlatego nigdy nie dowiemy się, co było przyczyną śmierci. Potwierdzono jedynie, że odzież przywieziona przez szypra na ląd należała do Diesla – rozpoznała ją rodzina. Brak ciała i oficjalnej sekcji to przekleństwo, bo wciąż drążymy temat śmierci wynalazcy. 

Fragment patentu Rudolfa DieslaFragment patentu Rudolfa Diesla fot. Wikimedia Commons


Jedni twierdzą, że herr Diesel cierpiał na depresję. Rzeczywiście nie szło mu w interesach, więc mógł postanowić, że ze sobą kończy. Inna teoria spiskowa głosi, że niemiecki konstruktor został "uciszony" przez swoich krajan. 

Komuś jakoby zależało, żeby pomysły Diesla nie trafiły w ręce Brytyjczyków. Teoria naciągana, ale... No, właśnie. Przecież ledwie kilka miesięcy później zacznie się I wojna światowa. 

Wyścig do technologii, która da przewagę nad przeciwnikiem, był oczywisty. Rudolf Diesel mógł (choć nie musiał) paść ofiarą morderców-szpiegów. Zagadka na zawsze będzie niewyjaśniona, a nam pozostaje pamiętać o kolejnej rocznicy.

Dokładnie 23 lutego 1893 roku herr Dieslowi zostały przyznany w Berlinie patent nr 67207 na silnik wysokoprężny. Mniej więcej rok wcześniej, 28 lutego 1892 roku zgłosił prawa do tego rozwiązania. Mamy więc aż dwie rocznice. 

Czym jego konstrukcja różniła się od benzynowców? W suwie ssania w dieslu następuje napełnienie komory powietrzem. Potem zaczyna się błyskawiczne sprężanie, co podnosi radykalnie jego temperaturę. Gdy tłok znajdzie się w górnym położeniu, następuje wtrysk paliwa do komory spalania cylindra i natychmiastowy samoczynny zapłon mieszanki. Resztę cyklu zamyka rozprężanie gazów wydechowych. 

Rudolf Diesel przekonywał, że jego pomysł ma przyszłość. Technologia z przełomu XIX i XX wieku jednak nie pozwoliła, żeby zbudować silnik wytrzymały na ciśnienie, a przy tym wystarczająco lekki i – w sensie rozmiarów – użyteczny w pojazdach lądowych. 

Szkoda, bo diesel ma wiele zalet, żeby wymienić wysoki moment obrotowy przy stosunkowo niskiej mocy, a przede wszystkim umiarkowany apetyt na paliwo. 

 Diesle są też "chłodne", co kiedyś udowodniliśmy podczas zdjęć do jednego z odcinków poprzedniej edycji programu "Automaniak" w TVN Turbo. Spróbujcie usmażyć jajecznicę na silniku wysokoprężnym? Owszem do pewnego stopnia się rozgrzewa, ale nie na tyle, żeby się od razu oparzyć (mimo wszystko odradzam łapanie za kolektor wydechowy).

Silnik wysokoprężny Mercedesa 260 DSilnik wysokoprężny Mercedesa 260 D fot. Mercedes

Diesel nadaje się do ciężarówek i transportu ciężkiego? Nie tylko. 

Rodzice Diesla byli Niemcami, a on sam urodził się w Paryżu i spędził dzieciństwo we Francji. Po wojnie z Bismarckiem dla takich emigrantów nie było tam miejsca, więc przyszły inżynier wrócił do kraju przodków. Zdobył wykształcenie w Niemczech, a potem pierwszą pracę przy produkcji chłodziarek. 

Dopiero później zajął się konstruowaniem silników o lepszej wydajności, które oczami wyobraźni widział w samochodach osobowych. Najpierw jednak, jak już wspomniałem z powodu ograniczeń technologicznych, diesle trafiły na statki.

Potem także do lokomotyw, autobusów, ciężarówek. Napędzają statki i maszyny robocze oraz rolnicze traktory. Były też zaawansowane próby budowania wysokoprężnych samolotów – Niemcy z Junkersa eksperymentowali z takimi wodnosamolotami w latach 30. XX wieku.

Wojsko doceniło pomysł niemieckiego inżyniera. Mówi się nawet, że II wojnę światową Rosjanie wygrali dzięki temu, że ich czołgi T-34 napędzały silniki wysokoprężne. Co z tego, że niemieckie "Pantery" lub – większe i bardziej doskonałe – "Tygrysy" przewyższały konstrukcje Sowietów? 

Niemcy postawili na benzynę, a jak pokazał czas, był to dla nich strzał w kolano. Nie mieli przecież własnej ropy, rafinerie skutecznie bombardowano, a produkcja tzw. benzyny syntetycznej (uzyskiwanej z węgla) nie była w stanie nadążyć za wciąż rosnącymi potrzebami. 

Czołgi nazistów miały więc lepsze opancerzenie i uzbrojenie, ale silniki – w "Tygrysie" potężne 12-cylindrowe Maybachy – gwarantowały o połowę mniejszy zasięg. Źródła rosyjskiego triumfu historycy upatrują w gorszej autonomii czołgów III Rzeszy. 

Można się spierać również o pierwszy samochód z silnikiem diesla. Oficjalnie mówi się o Mercedesie 260D z 1936 roku, tak zwanym modelu W 138. Bez wątpienia to on był pierwszym wytwarzanym seryjnie samochodem osobowym z silnikiem wysokoprężnym. Miał cztery cylindry, pojemność 2,5 litra i osiągał moc 45 KM. 

Wcześniej były nieudane próby Mercedesa z potężnym (6,3 litra) sześciocylindrowym motorem schowanym w nadwoziu modelu Mannheim, a Citroen od 1933 roku pracował nad silnikiem wysokoprężnym w modelu “Rosalie”, ale oficjalnie zaprezentował samochód dopiero na salonie w Paryżu w 1936 roku. Oprócz tego w historii pojawił się też wątek amerykański.

Silnik diesla V12 TDISilnik diesla V12 TDI fot. Audi AG

Silnik wysokoprężny i amerykański sprzeciw 

Za oceanem, gdzie benzyna jest relatywnie tania, silniki wysokoprężne nigdy się na dobre nie rozpowszechniły. "Bo na ropę u nas jeżdżą tylko trucks" – zdarza się usłyszeć w USA. Trochę to brzmi buńczucznie, ale za to bardzo prawdziwie. 

Wiele razy próbowano bowiem przekonać tamtejszych kierowców, że jazda na ropę ma zalety. Już na przełomie lat 20. i 30. Clessie Cummins, prezes-legenda fabryki wyspecjalizowanej w przemysłowych jednostkach napędowych (m.in. dla ciężarówek), postanowił rozreklamować diesle własnej konstrukcji. 

Mister Cummins polecił wbudować własną jednostkę napędową do kabrioletu marki Packard, a następnie przejechał nim przez Amerykę. Na boku auta wymalowano napis "od wybrzeża do wybrzeża przejedziesz za 7,63 dolara". Nawet nie trzeba przeliczać według dzisiejszego kursu – to były grosze. 

Na szerszą skalę Amerykanie próbowali stosować diesle w samochodach osobowych General Motors, gdy na początku lat 70. wybuchł tzw. Kryzys Paliwowy. Czemu się nie przyjęły? A kto przy zdrowych zmysłach chciałby mieć oszczędny, lecz zarazem zawodny V-8, który po przejechaniu 100 tysięcy kilometrów lubił "wydmuchać" uszczelkę spod głowicy? 

Amerykańskie diesle były niedopracowane. Nie spodobały się też w USA niemieckie Volkswageny. Wizerunek diesli poprawiły dopiero niedawno Mercedesy klasy E z roku 2006 z silnikami Bluetec, które wówczas należały do najczystszych (pod względem emisji tlenków azotu) na świecie. 

Pracowały świetnie, cichutko, bardzo równo, ale i tak niewzruszeni Amerykanie wciąż jak katarynki powtarzali „u nas na ropę jeżdżą tylko pikapy”. Tradycja wygrała z oszczędnością i póki co za oceanem to się nie zmienia.

 

Diesel: za i przeciw. Tako rzecze Pertyn 

Nic tak skutecznie jak patent herr Rudolfa nie dzieli fanów motoryzacji na zwolenników i adwersarzy. Wielu producentów przymuszonych coraz ostrzejszymi normami czystości spalin zdecydowało, że odstawiają na bok jednostki wysokoprężne i swoją produkcję skupiają na rozwoju silników benzynowych i rozwiązaniach hybrydowych. 

Z takim podejściem nie do końca zgadza się m.in. Maciej Pertyński, juror w plebiscycie „World Car of the Year” i youtuber, który przekonuje:

„Dla mnie los diesli to po prostu coś kompletnie niezrozumiałego, coś wbrew cywilizacji. Wydziwianie, jakoby to właśnie silniki wysokoprężne odpowiadały za smog i nadmierną emisję dwutlenku węgla to gorzej niż absurd i wręcz aberracja na poziomie płaskoziemstwa. 

Nowoczesne silniki Diesla to przykład niesamowicie wyśrubowanej wydajności-sprawności cieplnej, o relatywnie najniższej emisji CO2, najoszczędniejsze pośród silników spalinowych oraz ekstremalnie niskiej emisji cząstek stałych i tlenków azotu. Oba zanieczyszczenia są z blisko stuprocentową skutecznością wyłapywane ze spalin, co oczyszcza je do takiego poziomu, że resztki z rury wydechowej w środowiskach smogowych są czystsze od powietrza zasysanego przez silnik".

Dziennikarz znany z kanału "Pertyn ględzi" na YouTube rozwija swoją wypowiedź:

"Dlatego dzisiejsze próby eliminacji nowoczesnych diesli z dróg i ulic postrzegam jako nagonkę, której korzeni szukałbym w lobbingu kompletnie niezwiązanym z rzeczywistością, fizyką czy – uwaga! – ekologią! Ci, którzy wprowadzają takie przepisy, nie chcą słuchać ekspertów (bo „na pewno są kupieni przez producentów diesli”), a realia ich po prostu nie interesują.  

Jasne, wśród najnowocześniejszych diesli są konstrukcje lepsze i gorsze, to oczywiste. Ale tak naprawdę ze strony ultraekonomicznych silników benzynowych czy gazowych nie widzę konkurencji dla dwulitrowych jednostek Mercedesa (170 i 190 KM), czy rozwijających podobne moce konstrukcji z Grupy Volkswagena. Osiągami dorównują (albo i przewyższają) odpowiedniki benzynowe, natomiast pod względem ekonomiki zużycia paliwa i emisji spalin są bezkonkurencyjne”.

Audi 100 Avant TDI, 1989 r.Audi 100 Avant TDI, 1989 r. fot. Audi

Wśród samochodowych napędów w tej chwili nie ma idealnego rozwiązania

Za zdaniem kolegi dziennikarza polemizować może każdy, ale jednak wykorzystując inne pola w dyskusji. Na przykład chętnie przyjrzałbym się kosztom opracowania, wyprodukowania i późniejszego serwisu. Diesel wymaga częstszej zmiany oleju, a gdy wypracują się wtryskiwacze czy dojdzie do awarii pompy wtryskowej, utrzymanie takiego auta robi się nieprzyjemnie drogie. Pomijam samą kwestię czystości spalin, bo tego nie ocenię i muszę polegać na oficjalnych danych.

Pozostaje wierzyć, że silniki wysokoprężne, o których wspomina Maciek, są rzeczywiście nowoczesne. Pytanie, czy w silnikach takiej konstrukcji zostało jeszcze wiele do poprawienia i jakiego nakładu wysiłku oraz kosztów będzie wymagać. Jesteśmy teraz, ale musimy myśleć o przyszłości. 

Odkładam również na bok kwestię tzw. ropy, która zimą nie lubi niskich temperatur. Oddzielanie się z niej parafiny nie jest wielkim problemem – stacje oferują przecież tzw. oleje napędowe „zimowe” i chemiczne uzdatniacze paliwa.

A filtry cząstek stałych, których tak w Polsce nie lubimy i chętnie się pozbywamy, choć to niezgodnie z prawem? Cóż, rzeczywiście mogą uprzykrzyć życie kierowcy diesla, który nie wyjeżdża w trasę, lecz często stoi w korkach.

Zwycięskie Audi R10 TDI z Le MansZwycięskie Audi R10 TDI z Le Mans fot. Audi

Z drugiej strony rzadko czytamy instrukcje obsługi, gdzie przecież zalecają okresowe „przepalanie” DPF na wyższych obrotach i w jeździe ze stałą prędkością. W dodatku mamy sporo punktów usługowych, gdzie filtry płucze się chemicznie. Moglibyśmy więc o swojego diesla skuteczniej zadbać, ale zawsze brakuje na to pieniędzy i – zaryzykuję – także chęci. 

Co będzie w roku 2030, czyli już za dziewięć lat? To ciekawa kwestia do rozważań. Unia Europejska chce wciąż podwyższać poprzeczkę norm. Wiadomo, że w planach jest zwiększanie liczby aut elektrycznych, przy jednoczesnym zmniejszaniu produkcji samochodów napędzanych silnikami wewnętrznego spalania.

Sporo informacji na temat możliwej ścieżki rozwoju (a raczej zwijania się) silników wysokoprężnych można znaleźć na stronie międzynarodowej organizacji non-profit AECC (Association for Emissions Control by Catalyst) zajmującej się tematem zrównoważonej mobilności.

Na razie ogniwem pośrednim na drodze motoryzacyjnej ewolucji są hybrydy. Dla mnie to bardziej doskonałe rozwiązanie niż samochody elektryczne, bo infrastruktura ładowarek jest zbyt rozproszona, a samo ładowanie trwa dłużej niż tankowanie na stacji.

Tyle tylko, że za kilka lat technologia się na pewno zmieni. Zmienią się też normy, które według futurologów mogą zagrozić nawet modelom benzynowym. Co stanie się z dieslami, które już dziś tak urzędnikom uwierają? Na dobre odjadą do lamusa – to moje zdanie.

BMW M550dBMW M550d fot. BMW