Motor

Diesel ja uuden ajan moottori

Saksalainen Rudolf Diesel mullisti noin 125 vuotta sitten teollisuuden ja kuljetusalan, kun hän keksi kuuluisan dieselmoottorinsa. Huonot sijoitukset ja ideavarkaaksi syyttäminen masensivat kuitenkin Dieseliä, joka lopulta katosi varsin epäselvissä olosuhteissa.

Shutterstock

Mieskolmikko seisoi 10. elokuuta 1893 kärsimättömänä saksalaisessa Augsburgin moottoritehtaassa lähes kolme metriä korkean moottorin edessä. Laskelmien mukaan moottorin tehon piti olla viisi hevosvoimaa. Uutta konetta kokeiltiin ensimmäistä kertaa päiväkausia kestäneen hienosäädön jälkeen, ja insinööri Rudolf Diesel valmistautui käynnistämään moottorin yhdessä apulaistensa kanssa.

Rudolf Diesel astui eteenpäin ja kiersi polttoainehanaa niin, että kevyt lamppuöljy alkoi valua alas moottoriin. Moottori hajosi kuitenkin kappaleiksi heti, kun polttoaine syttyi. Diesel ja hänen kaksi työtoveriaan kaatuivat oitis räjähdyksen voimasta, ja teräviä metallinpalasia lenteli ympäriinsä.

Kolmikko oli kuitenkin onnekas, sillä kaikki selvisivät hengissä. Moottorin keksinyt Diesel oli yhä täynnä tarmoa. Hän tiesi nyt, että teoria polttoaineen sytyttämisestä ilman kipinää toimi myös käytännössä. Diesel oli varma siitä, että hänen paineeseen perustuva moottorinsa olisi ennennäkemättömän tehokas.

Kehitystyötä jatkettiin viikkokausia yötä päivää, ja lopuksi Diesel kirjoitti muistiinpanoihinsa: ”Nyt on moottorin vajavaisuudesta huolimatta todistettu, että prosessi voidaan toteuttaa.”

Näin toimii dieselmoottori

Rudolf Dieselin moottoriin on tehty vain muutamia muutoksia vuoden 1897 jälkeen. Dieselmoottorissa kokoon puristetun ilman kuumeneminen sytyttää polttoaineen.

1.

Imuventtiili aukeaa dieselmoottorin sylinterin yläosassa. Alas painuvan männän tyhjäksi jättämään sylinteriin virtaa heti raikasta ilmaa. Sitten imuventtiili sulkeutuu, jotta ilma ei pääse karkaamaan ulos sylinteristä.

2.

Mäntä nousee ylös ja puristaa ilman kokoon. Valtava paine saa ilman lämpötilan kohoamaan vähintään 500 asteeseen. Polttoainetta syötetään männän yläpuolelle jäävään pieneen tilaan. Polttoaine syttyy itsestään noin 400 asteen lämpötilassa.

3.

Polttoaine räjähtää kokoon puristetun ilman kuumentumisen seurauksena, ja räjähdyksen paine liikuttaa mäntää sylinterissä alaspäin. Tämä on prosessin kriittisin hetki. Polttoaineen määrän täytyy olla tarkasti laskettu moottorin tehon ja sylinterin paineen mukaan.

4.

Pakoventtiili aukeaa dieselmoottorin sylinterin yläosassa. Mäntä kohoaa ylöspäin ja painaa pakokaasut ulos sylinteristä. Pakoventtiili sulkeutuu männän kohottua ylös, ja imuventtiili aukeaa seuraavaksi uudelleen. Sitten koko prosessi voi alkaa taas alusta.

Vaarallisia kokeita lapsuudessa

Rudolf Christian Karl Diesel syntyi 18. maaliskuuta 1858 Pariisissa saksalaiseen perheeseen. Hän kiinnostui jo lapsena tekniikasta sekä moottoreista ja purki esimerkiksi perheen käkikellon kappaleiksi tutkiakseen sen jousia, hammasrattaita ja heilureita. Pikkupojan uteliaisuus oli joskus vaarallistakin – Rudolf oli esimerkiksi lähellä räjäyttää koko talon maan tasalle tehdessään kokeiluja kodin kaasulaitteilla.

Rudolf oli ikätovereitaan edellä varsinkin luonnontieteissä, ja pojan lahjakkuus kävi pian selväksi hänen koulunsa opettajille. Koulupäivän päätyttyä Rudolf paneutui innokkaasti kaikkiin insinööritaidon uutuuksiin, joita Pariisissa noihin aikoihin oli nähtävänä.

Rudolf Diesel oli erityisen kiinnostunut moottoreista, ja lahjakkaan koulu­pojan riemulla ei ollut rajoja, kun vanhemmat veivät hänet vuonna 1867 Pariisin maailmannäyttelyyn. Siellä hän perehtyi muun muassa Nicolaus August Otton bensiinimottoriin, jota pidettiin ensimmäisenä vakavasti otettavana vaihtoehtona höyrykoneelle.

Rudolf Diesel ryhtyi myös kiertelemään Pariisin teknisiä museoita, joissa hän tutki tuntikausia höyry- ja kaasumoottoreita. Tiedonhaluinen poika kiinnostui eritoten yhdestä laitteesta: maailman vanhimmasta itse liikkuvasta kulkuneuvosta, kolmirenkaisesta höyry­traktorista vuodelta 1769. Kaksitoistavuotias Diesel piirsi traktorista huolellisesti luonnoksen muistikirjaansa. Pojan mieltä askarruttivat ja kiehtoivat monet moottoreihin liittyvät asiat.

Rudolf Diesel
© Bettmann/CORBIS/Getty Images

Tulimäntä kiehtoi Dieseliä

Diesel ei kuitenkaan pystynyt jatkamaan tutkimuksiaan Pariisissa. Kun Ranskan–Preussin sota syttyi vuonna 1870, saksalaisen Dieselin perheen olo kävi Ranskassa tukalaksi. Perhe nousi syyskuussa 1870 junaan, joka kuljetti pakolaisia Rouenin kaupunkiin, ja ylitti sitten Englannin kanaalin täpötäyden veneen kyydissä. Rudolf Diesel ei viipynyt Lontoossa pitkään, sillä jo kahden kuukauden kuluttua hänen vanhempansa päättivät, että pojan piti muuttaa asumaan Saksaan isänsä serkun luokse oppiakseen saksaa.

Diesel oli uudessakin koulussa pian luokkansa parhaimmistoa. Hänellä oli selvä tavoite: hän halusi opiskella insinööriksi ja rakentaa uudenlaisen mullistavan moottorin. Lokakuussa 1873 hän alkoi opiskella Augsburgin teollisessa oppilaitoksessa, josta hän jatkoi Münchenin teknilliseen oppilaitokseen.

Opintojensa aikana Diesel innostui niin sanotun tulimännän uudesta versiosta. Laite on ikään kuin lasinen pyöränpumppu, jonka päässä oleva taula alkaa hehkua, kun laitteen mäntä painetaan nopeasti alaspäin. Tämä todisti, että ilman lämpötila kohoaa valtavasti, kun se puristetaan paineella kokoon. Ilmiö jäi askarruttamaan nuorta opiskelijaa ja hän pohti, kuinka havaintoa voisi hyödyntää käytännössä.

Selandia
Selandia herätti paljon huomiota, etenkin siksi, että siinä ei ollut savupiippua vaan ainoastaan pieni savunpoistoputki.

Pohjoismaat kehityksen kärjessä

Skandinaavit olivat ensimmäisiä, jotka hyödynsivät dieselmoottoreita merenkulussa. Tanskalainen Itä-Aasian kauppakomppania tilasi vuonna 1909 kööpenhaminalaiselta B&W-telakalta maailman ensimmäisen dieselmoottorilla kulkevan valtamerilaivan. Alus valmistui 4.11.1911 ja lähti 35 000 kilometrin neitsytmatkalleen kolme kuukautta myöhemmin. Matka oli valtava menestys: Selandia oli kauppakomppanian aiempia höyrylaivoja nopeampi ja halvempi ja se vaati myös niitä vähemmän huoltoa. Ruotsalainen AB Diesels Motorer rakensi samoihin aikoihin moottorin norjalaiseen Fram-puualukseen. Laiva lähti Norjasta kesäkuussa 1910 kohti Antarktista ruorissaan naparetkeilijä Roald Amundsen. Puolitoista vuotta myöhemmin, 14. joulukuuta 1911, Amundsen pääsi ensimmäisenä ihmisenä etelänavalle – osin Rudolf Dieselin keksinnön ansiosta.

Päänsärkyä ja rahahuolia

Diesel päätti opintonsa 21-vuotiaana oppilaitoksen kaikkien aikojen parhailla arvosanoilla. Heti valmistumisensa jälkeen hän sai Pariisista työpaikan, jossa hän pääsi perehtymään jäähdytystekniikkaan. Nuori insinööri tutustui perin pohjin jäähdytyslaitteisiin, -pumppuihin ja -kattiloihin. Lisäksi hän ryhtyi suunnittelemaan ammoniakilla toimivaa moottoria. Lahjakas Diesel sai syyskuussa 1881 patentin koneelle, jolla pystyi tekemään kristallinkirkasta jäätä.

Elämällä oli kuitenkin myös varjopuolensa. Diesel oli alkanut kärsiä voimakkaista päänsäryistä, ja rahastakin oli pulaa. Molemmat vaivat kiusasivat Dieseliä hänen loppuelämänsä.

Diesel kehitti ongelmistaan huolimatta tiiviisti ammoniakkimoottoria. Hänen toiveensa oli, että kuumennettu ammoniakkikaasu voisi jonain päivänä korvata höyrykoneissa käytettävän höyryn. Teoriassa se lisäisi merkittävästi moottorin painetta, jolloin lämpöenergian voisi hyödyntää aiempaa paremmin. Ammoniakin tapaista kaasua on kuitenkin vaikea hallita, eikä asiasta juuri ollut edeltäviä tutkimuksia.

Diesel aloittikin uuden hankkeen ja ryhtyi kehittämään nestemäistä polttoainetta käyttävää polttomoottoria. Vuonna 1893 hän julkaisi kirjoituksen uusista ideoistaan, ja vuoden 1893 helmikuussa hän sai patentin ”uudelle järkiperäiselle lämpövoimakoneelle”. Dieselmoottori oli kehittymässä.

Diesels motor

Lukuisien yritysten ja yhden räjähdyksen jälkeen Rudolf Dieselin uusi moottori oli valmis 1897.

© SPL

Kritiikkiä vanhoille teorioille

Rudolf Diesel halusi suunnitella pienikokoisen moottorin, joka hyödyntäisi polttoainetta maksimaalisesti. Hän ei kuitenkaan saanut teoriaa ja käytäntöä kohtaamaan. Kokeiltuaan joitakin opinnoissaan omaksumiaan perustavia teorioita hän vakuuttui siitä, että ne olivat vanhentuneita. Aikansa eläneet käsitykset kaipaisivat uudistamista.

”Sekä teoria että käytäntö ovat saaneet minut pohtimaan höyryn ylikuumentamista, ja rakentamani pieni moottori todisti yllättäen ylikuumentamisen hyödyn”, Diesel kirjoitti muistiinpanoihinsa keksintönsä edistymisestä.

”Samalla on käynyt selväksi, että höyryn käyttäytymisestä tähän mennessä saatu tieteellinen aineisto ei riitä idean työstämiseen edelleen.”

Diesel yrittikin ajatella uusilla tavoilla. Hän kehitti ideoidensa tueksi teorian, joka perustui lämpötilan äärimmäisen nopeaan kohottamiseen moottorissa kovan paineen avulla.Hänellä oli kuitenkin hankaluuksia ideoidensa toteutuksessa. Sijoittajat eivät uskoneet, että moottori kestäisi niin suurta painetta kuin Diesel kaavaili, joten kukaan ei halunnut rahoittaa suunnitelmaa. Dieselin pyynnöt torjuttiin tai niihin ei edes vastattu.

Lopulta hänen ponnistelunsa kuitenkin palkittiin, ja hän solmi augsburgilaisen moottoritehtaan kanssa sopimuksen helmikuussa 1893. Maailman ensimmäisen dieselmoottorin rakentaminen saattoi vihdoin alkaa.

Dieselmotor

Rudolf Dieselin keksintö patentoitiin ja se toi mainetta ja mammonaa, mutta lopulta hän menetti rahansa ja terveytensä.

© AKG Images

Professori vaikuttui

Ensimmäinen koe päättyi räjähdykseen vuoden 1893 elokuussa, mutta sen jälkeen tehdyt parannukset vakuuttivat Dieselin siitä, että hän oli oikeilla jäljillä. Viiden kuukauden kuluttua ensimmäisestä testistä moottori kävi minuutin. Onnistuminen ei silti ollut vielä varmaa, sillä se ei käynyt riittävän vakaasti.

Työn viivästyminen ja yksityiselämän taloudelliset huolet painoivat Dieseliä yhä raskaammin. Hän kuitenkin jatkoi puurtamistaan vaikeuksista välittämättä, ja toukokuussa 1895 moottori toimi luotettavasti ja tuotti peräti 25 hevosvoimaa. Ensimmäinen koevaihe päättyi tammikuussa 1897. Diesel oli kehittänyt moottorin, joka oli kaksi kertaa niin tehokas kuin muut polttomoottorit ja neljä kertaa niin tehokas kuin aikansa höyrykoneet.

Diesel halusi moottorilleen laatuhyväksynnän, joten hän pyysi Münchenin yliopiston professoria tekemään lopullisen käyttöönottotestin. Tämä oli niin vaikuttunut näkemästään, että kutsui sitä tulevaisuuden moottoriksi.

Dieselmoottorin läpimurto

Rudolf Dieselistä ja hänen keksinnöstään tuli hetkessä maailmankuuluja, ja se tiesi myös rahantuloa. Dieselin perhe muutti uuteen ylelliseen taloon, mutta menestys ei tuonut pelkkää onnea.

Edison og Diesel

Kun Dieselistä tuli maailmankuulu, hän tapasi monia muita tunnettuja henkilöitä, esimerkiksi Thomas Edisonin.

© byline Ullstein/Getty Images

Diesel kärsi yhä piinaavasta päänsärystä ja masennuksesta, ja suurista tuloista huolimatta hänen raha-asiansa olivat vieläkin retuperällä. Hän sai keksinnöstään toki tunnustusta, mutta kilpailijat syyttivät häntä moottorin idean varastamisesta. Seurasi lukemattomia oikeusjuttuja, joiden parissa Diesel kamppaili elämänsä loppuun saakka.

Dieselmoottori oli kuitenkin menestys. Mullistavan koneen valmistuslisenssejä myytiin paljon, ja ensimmäinen dieselmoottori otettiin pian teolliseen käyttöön saksalaisessa tehtaassa, jossa sillä valmistettiin tulitikkuja.

Lokakuussa 1898 Diesel päätti lähteä lepokotiin päästäkseen eroon masennuksesta. Raikas ilma näyttikin tekevän tehtävänsä, mutta palattuaan Müncheniin Diesel teki useita tuhoisia kiinteistökauppoja, joissa hän menetti suuren osan omaisuudestaan. Osan jäljelle jääneistä varoistaan hän syyti loisteliaaseen taloonsa Münchenissä.

Talous heikkeni entisestään

Edes valtava menestys ei tuonut Rudolf Dieselille mielenrauhaa. Hän oli edelleen masentunut, eikä hän enää uskonut koskaan pääsevänsäkään alakulostaan.

Diesels familie

Rudolf Diesel viihtyi hyvin perheensä parissa, mutta sekään ei auttanut häntä pääsemään syvenevästä masennuksestaan. Hän teki oletettavasti itsemurhan vuonna 1913.

© Imagno/Getty Images

Samaan aikaan insinöörit ja keksijät eri puolilta maailmaa syyttivät Dieseliä ideavarkauksista, ja Dieselin taloudelliset keinottelut epäonnistuivat niin, että vähitellen perheen koko omaisuus uhkasi huveta olemattomiin.

Vuonna 1913 Diesel oli murtunut mies. Hän oli kahdenkymmenen vuoden aikana hävittänyt kymmenen miljoonaa Saksan markkaa epäonnistuneisiin sijoituksiin. Masennus, unettomuus, jatkuva päänsärky ja loppuaikoina vielä vaikea reuma tekivät hänen elämästään painajaista.

Uhkaava sota huolestutti myös Dieseliä. Rauhanaatetta kannattava keksijä oli haaveillut, että hänen moottoristaan olisi hyötyä koko ihmiskunnalle. Nyt hän alkoi pelätä, että moottoria käytettäisiin sodassa tappamiseen ja tuhoamiseen. Elokuussa 1913 Diesel kutsuttiin Britanniaan, jonne aiottiin rakentaa uusi dieselmoottoreita valmistava tehdas, ja hän otti kutsun vastaan. Ehkä hän tuolloin toivoi, että matka uusiin maisemiin auttaisi häntä unohtamaan huolensa hetkeksi.

Keksijä ehkä surmasi itsensä

Diesel osti vaimolleen Marthalle lahjaksi pienen matkalaukun ja sanoi, että tämä saisi avata sen vasta viikon kuluttua.

Patent
© ImageSelect

Ennen lähtöään Diesel teki sopimuksia englantilaisten liiketuttaviensa kanssa, ja 29. syyskuuta 1913 hän nousi laivaan Belgiassa Antwerpenin satamassa.

Diesel kävi makuulle päivällisen jälkeen. Iltakymmeneltä hän ilmoitti henkilökunnalle, että haluaisi herätyksen aamulla kello 6.15. Stuertti koputti hänen oveensa sovittuun aikaan, mutta hytti oli tyhjä. Sänky oli koskematon, ja miehistö löysi Dieselin hatun ja siististi taitellun frakin takakannelta. Dieseliä etsittiin pitkään, mutta häntä ei löydetty. Kymmenen päivää myöhemmin Hollannin rannikolla löytyi ruumis. Merimiehet ottivat henkilöpaperit talteen ja heittivät kuolleen miehen takaisin mereen. Papereissa luki Rudolf Christian Karl Diesel.

Kun Martha Diesel avasi viikon kuluttua miehensä antaman laukun, hän löysi 20 000 markkaa käteistä sekä selonteon Dieselin raha-asioista. Selvitys osoitti, että kaikki tilit olivat tyhjiä ja velka oli paisunut ajan myötä valtavan suureksi.

Perhe oli varma siitä, että dieselmoottorin isä oli surmannut itsensä.

Biobrændsel
Yli 100 vuotta Dieselin kuoleman jälkeen tutkijat kehittävät yhä täydellistä biopolttoainetta.

Dieselöljy otettiin käyttöön 1920-luvulla

Rudolf Diesel kokeili aikanaan hiilipölyä moottorin polttoaineena. Nestemäinen polttoaine oli vain väliaikainen ratkaisu siihen saakka, kun Diesel keksisi, kuinka hän saisi hiilen moottoriin ja tuhkan sieltä pois. Diesel kokeili kuitenkin jatkuvasti myös erilaisia nestemäisiä polttoaineita pyrkien löytämään mahdollisimman taloudellisen ja tehokkaan polttoaineen. Diesel oli biopolttoaineiden kehittämisen edelläkävijä: jo vuonna 1900 hän esitteli Pariisin maailmannäyttelyssä maapähkinäöljyllä toimivan moottorin. Sitä käytettiin itse asiassa aina 1920-luvulle saakka, minkä jälkeen moottori muunnettiin toimimaan petrolintuotannon jäämillä eli dieselöljyllä. Diesel itse oli varma siitä, että biopolttoaine oli tulevaisuuden tuote varsinkin maataloudessa ja teollisuudessa. ”Kasviperäisten öljyjen käyttäminen polttoaineena voi tuntua nyt merkityksettömältä, mutta niistä voi tulla ajan myötä yhtä tärkeitä kuin nykyisin käytettävistä petroli- ja kivihiilipolttoaineista”, Diesel sanoi esitellessään moottoriaan vuonna 1912. Diesel ei ehtinyt koskaan saada kokeilujaan biopolttoaineilla täysin valmiiksi.

Lue myös:

Teknologia

Tämän vuoksi mikroaaltouuni ei säteile

2 minuuttia
Energia

Sähkö lentää langattomasti

0 minuuttia
Energia

Neljä ehdotusta tulevaisuuden fuusioreaktoriksi

3 minuuttia

Kirjaudu sisään

Virhe: Tarkista sähköpostiosoite
Salasana vaaditaan
NäytäPiilota

Oletko jo tilaaja? Oletko jo lehden tilaaja? Napsauta tästä

Uusi käyttäjä? Näin saat käyttöoikeuden!