俄罗斯柴油发动机:俄罗斯如何出人意料地成为全球发动机制造领导者

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俄罗斯柴油发动机:俄罗斯如何出人意料地成为全球发动机制造领导者


1898年一个寒冷的冬日,路德维希·诺贝尔工厂的总工程师,瑞典人诺德斯特伦,被叫到老板的办公室。诺德斯特伦推开厚重的橡木门,看到厂长正低头沉思地看着一些蓝图。路德维希·埃马努伊洛维奇向他问好后,请这位工头坐到桌边,问道:



— 诺德斯特龙,请问我们多久才能掌握这种设计的发动机的生产技术?

经验丰富的工程师缓缓浏览了一遍图纸和说明,然后轻蔑地一笑,平静地说:

“我眼前是一张20马力煤油发动机的图纸,技术上远非完美,设计上也存在诸多缺陷。需要进行大量的修改,而且……”

“你没听懂我的意思,”诺贝尔礼貌地打断了工程师。“我想听听你的意见:你多久才能让这台发动机改用石油作为燃料?”

“这的确是个艰巨的任务,”诺德斯特伦平静地回答道,“但我相信我们能够制造出这样的发动机,即便这意味着要彻底重新设计。我可以保证我们工程师和技术人员的专业水平。但我不能保证它很快就能完成;我们需要投入大量精力,花大量时间思考最佳的实现方案。”

埃马纽埃尔·路德维戈维奇听着总工程师的讲话,心中充满了自豪。诺贝尔欣慰地意识到,他不仅仅是一位企业家、商人或投机者。他首先将自己视为俄罗斯的领军人物之一,致力于将最先进的技术带给这个幅员辽阔、发展缓慢的国家。他的确有理由感到自豪:在他公司工作的工程师和技术人员,其资质丝毫不逊色于欧洲最大工厂里最优秀的同行,有时甚至更胜一筹。

诺贝尔实验车间的工程师和工人们夜以继日地工作,到第二年,也就是1899年,俄罗斯第一台使用自燃燃料的高压缩比发动机就已制造完成,并通过了测试,准备投入生产。设计局团队在一年之内就完成了德国同行耗时数年才完成的工作。

这款发动机仅继承了德国原型机的总体设计特征,特别是垂直气缸布局。在原型机研发过程中,工程师们立即着手进行必要的改进。最终,燃油泵、喷油器和压缩机均为俄罗斯原创设计。


由于该发动机使用原油作为燃料,因此必须开发一套不同的燃油输送系统(与“专利”发动机相比)。其机油消耗量为每马力每小时221-246克,这在当时是一个非常好的成绩。该发动机在任何负载下运转平稳,冒烟量少,在193-195转/分时可输出26马力,并展现出27,9%的最佳效率。最重要的是,燃料在气缸内完全燃烧,几乎不产生积碳。因此,该发动机无需频繁检查活塞和活塞环,这意味着它无需频繁停机维护,而且启动也很容易。

值得注意的是,那一年,奥格斯堡工厂的技术人员仍在完成迪塞尔发动机的原型机,力求使其在生产中稳定运行。世界其他工厂的情况也不容乐观,那里的设计师和技术人员也在坚持不懈地尝试让这项专利热机“起死回生”。

因此,1899年在路德维希·诺贝尔工厂制造的俄罗斯发动机,完全可以被称为世界上最早批量生产的高压缩比发动机之一。它也是第一台量产的、适用于原油的压燃式发动机。

实践证明了其有效性,到 1900 年,该厂已经生产了七台自主设计的发动机,总输出功率为 190 马力。其中包括双缸发动机,以及一种改进设计的 30 马力发动机新型号:水套与气缸一体铸造,工作缸套自由地插入其中。

1901年,该厂生产了14台发动机;1902年生产了20台;1903年生产了37台,总功率为1850马力。与此同时,该厂的设计部门不断改进原有设计。例如,1902年,该厂首次在批量生产的同类型发动机中采用了无十字头(曲柄箱)曲柄机构。这一工程解决方案显著降低了发动机的高度和重量。


在转向更大型号时,诺贝尔的工程师们面对外国工厂使用的旁通系统的不足,率先在世界上使用所谓的“复合系统”压缩机,从而提高了发动机的性能。

该工厂的科学技术实验室设备非常齐全。例如,在1903年至1904年间,为了深入研究燃料燃烧过程中气缸内发生的各种过程,该工厂在设计二冲程发动机时建造了带有玻璃缸壁的实验发动机。这使得路德维希·诺贝尔工厂设计局能够自主研发并生产高压缩比二冲程发动机。

1899年至1900年间生产的发动机被安装在圣彼得堡兵工厂和巴库的诺贝尔兄弟作坊。其他发动机则用于驱动水泵和压缩机。尤其值得一提的是,1902年在巴库-巴统煤油管道上安装了三台发动机,用于驱动高速水泵。每台发动机的功率为100马力,输送的煤油被用作冷却剂。

自1902年起,该厂生产的新型发动机开始逐步应用于工厂、磨坊和发电厂,并在各处取代了蒸汽机。同年,E.L.诺贝尔对这种发动机的大规模生产以及由此带来的石油需求增长很感兴趣,便将其在俄罗斯的专利转让给了科洛姆纳机械制造厂股份公司,以换取多项技术发明。自1904年起,该厂开始批量生产由路德维希·诺贝尔设计的柴油发动机。

1902年,埃马纽埃尔·路德维戈维奇·诺贝尔并不满足于已有的成就,他给工程师们布置了另一项任务:将他们生产的固定式发动机改造为船用发动机。这绝非易事,因为船用发动机不仅需要在宽广的转速范围内运行,而且还必须具备倒车功能——曲轴反向旋转,使船舶能够倒退行驶。

此前从未有人成功制造出可逆式高压缩比发动机,这项任务需要大量的研发工作,但这些发动机必须立即用于船舶上。而该公司足智多谋的工程师们以一种相当巧妙的方式解决了这个设计难题。

因此,1903年,索尔莫沃造船厂在路德维希·诺贝尔造船厂工程师的参与下,建造了俄罗斯第一艘机动船(一些历史学家称之为世界上第一艘机动船)——一艘名为“破坏者号”的伏尔加河煤油自航驳船(油轮)。三台120马力的船用发动机驱动发电机,发电机再为连接到船舶螺旋桨的电动机发电。


因此,船舶航速调节和倒车航速实现的问题得以解决。由此,一艘前所未有的船舶——“柴电船”——在俄罗斯建成。然而,由于发动机装置体积庞大且燃油效率低下,路德维希·诺贝尔造船厂的工程师们不得不采用另一种设计方案。

1904年,第二艘机动船——油轮驳船“萨尔马特”号建造完成。其动力传输系统由路德维希·诺贝尔造船厂的意大利工程师C. A. Del Proposto设计,将发动机的动力传递至螺旋桨。每台180马力发动机(另有资料显示为两台240马力发动机)的轴上都安装了发电机、离合器、电动机和螺旋桨。船舶前进时,发动机直接驱动螺旋桨,发电机和电动机则处于空转状态。船舶后退时,离合器分离,发动机在不改变方向的情况下,仅依靠发电机供电,发电机产生的电流驱动电动机,电动机再反向旋转螺旋桨。这种技术方案确保了船舶在几乎整个运行周期内都能保持良好的燃油效率。

这些设计方案的创新性,以及在当时看来相当复杂的设计方案的成功应用,使这些不起眼的驳船闻名于世。俄罗斯蒸汽船的照片出现在著名技术期刊的封面上,世界各地的人们都带着钦佩之情念出它们奇特而古老的斯拉夫语名字,这些名字似乎源自斯基泰人的墓葬群。
但精力充沛的诺贝尔并不满足于已有的成就。他设想为他的发动机找到一个更尊贵的归宿。
埃马纽埃尔·路德维希戈维奇完全被一个大胆的新想法所吸引——为俄罗斯军舰配备高压缩比发动机。 舰队这将显著提高它们的机动性和自主性(燃料航程),从而提高它们的作战效能,并最终使俄罗斯舰队成为世界上最强大的舰队。

这位荣获多项俄罗斯勋章的杰出人物,有时甚至分不清自己的私人利益与公共利益的界限,以及公共利益与诺贝尔个人利益的交汇点。他本可以安于石油和机械工程行业快速发展带来的巨额利润。但埃马纽埃尔·路德维戈维奇天生就是一个创造者;他活跃的天性驱使他不断成长、不断进取,并克服不断涌现的困难。


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22 评论
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  1. +12
    20 August 2026 04:18
    你们多久可以把这台发动机改装成使用机油?

    很难想象,比如,1941年或1942年,那位负责列宁格勒围城战中气球项目的军人发明了氢气发动机,到了20世纪70年代,他已是耄耋之年,却驾驶着莫斯科人步枪射击。而那辆莫斯科人步枪的尾气排放物是什么呢?不是腐蚀性的二氧化碳,而是纯净的水。
    上世纪80年代,我读过我哥哥写的《青少年科技》这本书。里面有一整篇文章都是关于他的。 愚蠢的人 这个模型甚至都没申请专利。同样的武士,我们在三部曲杂志里就开发出了技术,并将它们付诸实践,还申请了专利。这就是整个《日出之岛》的故事。 笑
    是的,我们仍然不需要这个,我们想要柴油和汽油,或者同样有害的铅酸电池。
    如果你问一位有文化的人,或者一位能读写的欧洲人:“谁发明了无线电?”他们会回答古列尔莫·马可尼。那么,这位聪明人究竟做了什么呢?
    他拿了波波夫的收音机,在上面接上一个波根多夫可变电阻器,然后……你猜怎么着,他还申请了专利。瞧,这就是理性的胜利。 LOL
  2. +9
    20 August 2026 04:52
    这篇文章很棒,向作者致敬!
  3. +9
    20 August 2026 05:29
    列夫,感谢你继续制作这个系列!
    不可否认的是,L. Nobel 具有敏锐的商业头脑:我有石油,这意味着我总能找到使用它的“地方”。
    我有点操之过急了;我们为阿穆尔河建造的石勒喀河型炮艇确实值得称赞。
    与舰船一同在西伯利亚建造了舰船组装和下水所需的基础设施。
    我希望作者能花几句话谈谈这件事。
    1. 0
      20 August 2026 23:08
      我也很期待。
      为俄罗斯舰队的军舰配备高压缩比发动机,
      这是一个关于阿穆尔河船队的故事,他们半生都生活在阿穆尔河畔。
  4. +9
    20 August 2026 06:00
    事实上,压燃式发动机(在俄罗斯被称为“柴油机”)的历史与本文所描述的历史略有不同。
    以下是维基百科的链接。(抱歉引用内容较长)
    在圣彼得堡理工学院求学期间,古斯塔夫·特林克勒开始研发一种以液态碳燃料为燃料、采用压缩点火的新型热机设计。

    1898 年夏天,特林克勒在研究所的第五年完成了他的项目,并被普梯洛夫工厂聘用。在那里,他迅速开始建造世界上第一台“高压无压缩机油发动机”,并将其命名为“特林克勒发动机”。该发动机于 1898 年完成,并于 1900 年开始测试。这位年轻的俄罗斯工程师设计、制造和测试的“特林克勒发动机”取得了卓越的成果(效率高达 29%),赢得了专家们的赞叹,同时也引起了俄罗斯和外国热机制造商的担忧。[1]

    1902年春,普梯洛夫工厂新任厂长谢尔盖·伊万诺维奇·斯米尔诺夫断然要求停止新发动机的研发工作。这是迫于石油实业家伊曼纽尔·诺贝尔的压力。诺贝尔此前(1897年)购买了鲁道夫·狄塞尔发动机的专利,并在进行大量设计改进后,在其位于圣彼得堡的路德维希·诺贝尔机械厂(后来的俄罗斯狄塞尔工厂)实现了批量生产。

    G. V. 特林克勒离开英国,前往德国汉诺威的克廷兄弟工厂生产发动机,并在那里担任首席设计师直至1907年中期。经过国外测试和开发的特林克勒发动机的卓越优势最终引起了国内工业家的关注。自1907年6月起,G. V. 特林克勒受邀担任索尔莫夫斯基造船厂热力发动机部门主管,他被誉为全球动力工程领域顶尖的热力发动机专家之一。
    1. +11
      20 August 2026 06:50
      简而言之,诺贝尔买下了狄塞尔发动机的专利,并压制了俄罗斯帝国其他企业开发和生产此类发动机的所有尝试。
      我至今仍不明白为什么俄罗斯在20世纪初的柴油发动机生产领域占据如此主导地位。是因为他们是获得许可后单独生产的吗?
      1. +11
        20 August 2026 06:57
        最令人恼火的是,所有现代无压缩机发动机都是按照特林克勒设计制造的,但却被称为“柴油机”。
    2. +7
      20 August 2026 06:56
      我想指出的是,当时俄罗斯制造并安装在内河客船上的发动机一直使用到20世纪80年代和90年代,当这些船只退役时,人们发现这些发动机仍然像新的一样,本来还可以再用一百年。这些都是低速柴油发动机。
      就优先顺序而言,俄罗斯位居第一;发动机的构想以及发动机的实际生产和使用都非常重要。 士兵
      1. +2
        20 August 2026 07:05
        为什么它们不能使用一百年呢?如果提高这些老式发动机的压缩比,加装涡轮增压器,并将转速提升到3转/分,情况就完全不同了。
      2. +2
        20 August 2026 23:21
        当时俄罗斯制造并安装在内河客船上的发动机一直使用到 20 世纪 80 年代和 90 年代,当这些船只退役时,人们发现这些发动机仍然像新的一样好。
        请公布这些舰船的名称。我真的很想知道,这些舰船的发动机在使用了近一个世纪的高硫燃料后,是如何保持如此良好的状态的。
        1. 0
          21 August 2026 00:57
          Quote:波潘多斯
          如果你请

          一位论坛成员正在讨论内河船舶——很可能使用柴油燃料。此外,航运并非全年进行。再加上客运,这意味着存在季节差异。我认为主发动机每年最多运行2000小时。我知道有些船用发动机(使用重质燃料)运行了80000万小时都没更换过一个活塞环。所以,这说法可能是真的。
          1. +1
            21 August 2026 06:26
            一位论坛成员发帖讨论了内河船舶——很可能使用柴油燃料。此外,航运并非全年开放。还有,客轮。
            问题是,我八九十年代住在阿穆尔河畔共青城,从来没见过水面上这么老旧的船只。支流里停泊着一些老式火车渡轮、拖船和快艇,但都没有乘客。我小时候把那里的一切都探索了个遍。
            那些年,阿穆尔河上有两艘游轮运营——“东德三十年”号和“谢多夫”号——但这些都是现代化的船舶。建于30世纪60年代和70年代的奥米克游轮则运营本地航线。“火箭”号和“流星”号游轮则运营城际航线。
            或许这些老船就停泊在哈巴罗夫斯克附近;那里也曾有一个修船厂,不过规模很小。或许我们说的根本就不是航行在阿穆尔河上的蒸汽船。
    3. -1
      20 August 2026 23:11
      链接到维基百科
      这个信息来源已不再可靠。
  5. +5
    20 August 2026 07:01
    我会修改标题。例如,将“俄罗斯柴油发动机:俄罗斯如何出人意料地成为世界发动机制造领军者之一”改为“出乎意料!俄罗斯柴油发动机:俄罗斯如何成为世界发动机制造领军者之一”。这样,文章正文就能与标题相符了。
    1. 氙
      +3
      20 August 2026 08:00
      引用:凤凰点
      我会修改标题。
      当你开始自己撰写文章时,你就可以替换它们了。
  6. +1
    20 August 2026 07:37
    这就是诺贝尔被杀的原因,因为他为俄国效力。 hi 我之前不知道这一点,感谢作者的文章。
    1. AVP
      +4
      20 August 2026 17:29
      这个古怪的家族垄断了俄罗斯帝国的油田,他们非常憎恨一位名叫门捷列夫的科学家,因为门捷列夫主张没收他们的这项权利。门捷列夫曾三次获得诺贝尔奖提名,但都未能获奖。他确实为俄罗斯做出了贡献。
  7. +2
    20 August 2026 08:58
    那艘船是伏尔加河上的一艘煤油动力自航驳船(油轮),名为“破坏者号”。第二艘船是油轮驳船“萨尔马特号”。世界各地的人们都带着敬畏之情念出它们奇特而古老的斯拉夫语名字,仿佛它们来自斯基泰人的墓葬群。

    呵呵,我不知道人们是否钦佩,但这些名字至今仍能让某些人气得跳脚,这是肯定的。 含
    俄语强大而有力!!! 同伴 笑
  8. +3
    20 August 2026 20:55
    Quote:业余
    在俄罗斯,压燃式发动机(以下简称“柴油机”)的历史与本文所述有所不同。
    以下是维基百科的链接。(抱歉引用内容较长)
    作为圣彼得堡理工学院的学生,古斯塔夫·特林克勒
    首先,我要感谢所有阅读本文并留下反馈意见的读者。得知我这篇关于家用内燃机历史的简短文章对某些人有所帮助,我感到非常欣慰。

    其次,我想告诉大家,我刚结束一次长途旅行,没有精力回复评论。
    我保证明天白天会写篇文章解释为什么出版物中没有提到特林克勒发动机,回答其他问题并进行补充。
  9. +1
    21 August 2026 18:23
    Quote:belost79
    我至今仍不明白为什么俄罗斯在20世纪初的柴油发动机生产领域占据如此主导地位。是因为他们是获得许可后单独生产的吗?

    1896年10月,由R·狄塞尔领导的一个团队设计了一款 实验样品 煤油压缩点火发动机,后来被称为柴油发动机。
    1897年,进行了一次独立的专家测试,并确定了其技术特性。
    因此,1897年被认为是世界上第一台柴油发动机问世之年。但事实并非如此。 并非量产发动机但这只是实验样品,只能可靠地工作几个小时。

    第一台用于生产的发动机是由奥格斯堡机械制造厂制造的。 11月1897年度已投入生产,但不断出现故障,最终进行了重大的设计和技术改进。
    直到 1898 年底,它才开始基本正常运转。也就是说,第一批量产柴油发动机直到 1898-99 年才在德国开始生产。

    1899年,俄罗斯建成并安装了自己的生产设施。 一台以原油为燃料的量产柴油发动机当时世界上还没有生产燃油柴油发动机,因此俄罗斯拥有无可争议的优先权。在随后的几年里,诺贝尔工厂对发动机进行了一系列前所未有的设计改进。它也是世界上第一个将这种发动机用于内河船舶商业用途的国家;世界上第一批机动船就是在俄罗斯建造的。

    简而言之,俄罗斯工厂的全球领先地位不在于柴油发动机的“总”产量,而在于引入了重大的设计创新和扩大了发动机的应用范围。
    而且生产并非零散进行——产量一直在持续增长。
  10. 0
    21 August 2026 18:35
    Quote:业余
    由一位年轻的俄罗斯工程师设计、制造和测试的“特林克勒发动机”的测试结果,因其卓越的性能(效率高达29%)而赢得了专家们的赞叹,同时也引发了俄罗斯和国外热力发动机制造商的担忧。

    关于 Trinkler。

    我想立即指出,关于他在柴油发动机设计方面的工作,我们只能从他自己的描述中了解。 在1897的开头 他提交了第一份高压缩比内燃机专利申请,但被驳回,因为委员会发现他提出的设计与其它发明家已获得专利的设计有相似之处。

    В 1898克特林克勒开始设计他自己研发的改进型柴油发动机。这种发动机不再使用压缩机强制送入空气来雾化燃料,而是采用一种特殊的活塞来压缩雾化空气。换句话说,它使用了一种类似于空气泵的装置。
    简而言之,特林克勒通过取消笨重的压缩机改进了奥格斯堡工厂发动机的燃油系统。但最初的混合气形成方法—— 气动喷涂 ——本质上没有改变。

    但不应将这种“特林克勒装置”与后来(并非由他发明)的高压燃油泵混淆,后者用于现代发动机中,并提供 喷射 燃料。
    特林克勒本人称他的装置为“气体推进器”。

    三月 1899 特林克勒先生为他发明的喷雾装置(不是发动机)申请了专利,但直到 1904 年才获得专利。有人猜测是诺贝尔拖延了专利的颁发,但这仅仅是猜测而已。
    随后,特林克勒开始在普梯洛夫工厂用类似这样的锯切装置制造自己的发动机,但没有使用压缩机。据特林克勒说,这台发动机直到……才开始运转(产生第一个火花)。 1900 这一年,柴油发动机的大规模生产已经在世界各地展开。
    В 1902 特林克勒先生去了德国,在那里设计了第二台发动机,这台发动机本质上是第一台发动机的改进版。
    В 1904 Trinkler内燃机的这款原型机通过了官方测试。
    后来开始生产带有这种喷射装置的柴油发动机,但它们并没有普及,高压燃油泵发明后,它们就被遗忘了。

    因此,特林克勒可以被称为世界上第一台无压缩机柴油发动机的发明者(尽管,也许不是第一台——他没有研究过这个问题)。
    但不能说所有现代柴油发动机都是按照特林克勒发明的设计方案制造的。
    最重要的是,特林克勒发动机对俄罗斯内燃机理论产生了深远的影响;其中一个理论循环——特林克勒循环——正是以其命名的(因为其运行过程的特殊性)。外国人称这个循环为“萨巴蒂尔循环”。
  11. KIG
    0
    25 August 2026 11:34
    我读了书名,就对作者如何论证全球领导地位产生了浓厚的兴趣。结果发现,这本书讲的是1900年代的故事……