機(jī)械社區(qū)

    東方不亮西方亮

　　狄賽爾做夢都想看到自己的發(fā)明能大規(guī)模裝載在汽車上，但他致死都沒有看到這一天。客觀的講，狄賽爾的柴油機(jī)確實存在著不少缺陷，其中最大的問題就是重量。由于柴油機(jī)汽缸壓力比汽油機(jī)高很多，因而柴油機(jī)的缸體要比汽油機(jī)粗壯許多，同時早期的柴油機(jī)為壓縮空氣使用的空氣壓縮機(jī)質(zhì)量也非常巨大，這就使得柴油機(jī)整體上十分笨重，極不適應(yīng)當(dāng)時骨架還很嬌小的汽車。但柴油機(jī)擁有汽油機(jī)不可比擬的扭矩優(yōu)勢，在功率相同時柴油機(jī)又擁有很大燃油經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢，這就讓人們并沒有放棄它。

　　1924年，美國的康明斯公司正式采用了泵噴油器，這一發(fā)明有效地降低了柴油機(jī)的質(zhì)量，同年在柏林汽車展覽上MAN公司展示了一臺裝備柴油機(jī)的卡車，這是第一臺裝有柴油機(jī)的汽車。不久以后，博世公司開始正式生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)泵噴油器，正是由于柱塞泵的普及，為柴油機(jī)安裝在汽車上提供了基礎(chǔ)。1936年，奔馳公司生產(chǎn)出了第一臺柴油機(jī)轎車260D，這時距狄賽爾去世已經(jīng)23年。

　　盡管30年代已經(jīng)有轎車安裝了柴油機(jī)，但真正為柴油機(jī)提供發(fā)揮舞臺的還是重型機(jī)械和裝甲車輛。二戰(zhàn)中，美國的舒爾曼坦克和德國虎式坦克都使用汽油機(jī)，虎式坦克以其強(qiáng)大的火力和厚重的裝甲占得了上風(fēng)，美軍只能拿數(shù)量來扯平。但在蘇聯(lián)戰(zhàn)場，蘇軍的T-34坦克的火力和裝甲雖也不及虎式坦克，但T-34使用柴油發(fā)動機(jī)，他在中彈后不易起火，這樣就大大提高了戰(zhàn)場生存能力。戰(zhàn)后，各國汲取了戰(zhàn)爭中的教訓(xùn)，都自己的坦克換裝成了柴油發(fā)動機(jī)。

　　20世紀(jì)50年代以后，兩大陣營在坦克功率方面進(jìn)行了不斷的軍備競賽，這無形中大大加速了柴油機(jī)技術(shù)的發(fā)展。人們知道噴油壓力直接影響著柴油機(jī)的功率和扭矩，因而世界各大柴油機(jī)制造公司都在拼命提高柴油機(jī)的噴油壓力，在這個時期，康明斯公司研制成功完全不同于柱塞泵的PT噴油系統(tǒng)，從而大規(guī)模的提高了噴油壓力。

　　得償夙愿

　　如果說柴油機(jī)在重型機(jī)械上得到應(yīng)用是狄賽爾的無心插柳，那么電控技術(shù)使柴油機(jī)回到了轎車領(lǐng)域才真正讓狄賽爾得償夙愿。

　　如果想把柴油機(jī)引入轎車領(lǐng)域，那么必須解決柴油的排放和振動問題。實際上，柴油機(jī)排氣中CO和HC比汽油機(jī)少得多，NOx排放量與汽油機(jī)相近，只是排氣微粒較多，這與柴油機(jī)燃燒機(jī)理有關(guān)。柴油機(jī)是一種非均質(zhì)燃燒，混合氣形成時間很短，而且混合氣形成與燃燒過程交錯在一起。經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)：柴油機(jī)噴油規(guī)律，噴入燃料的霧化質(zhì)量，氣缸內(nèi)氣體的流動以及燃燒室形狀等均直接影響燃燒過程的進(jìn)展以及有害排放物的生成。

　　除了靠提高噴油壓力和柴油霧化效果來改善排放，使用預(yù)噴射也是行之有效的方法。預(yù)噴射就是在主噴射之前的某一時刻精確的噴入約為1-2毫升的預(yù)噴油量，從而使燃燒室被加熱，縮短了隨后進(jìn)行的主噴射的著火延遲期。于是溫度與壓力上升減緩，降低了燃燒噪聲水平和NOx。70年代以后，博世公司把電控汽油機(jī)噴射技術(shù)引用回柴油機(jī)，從而讓柴油機(jī)的發(fā)展和使用進(jìn)入了一個新紀(jì)元。

　　最先出現(xiàn)的電控噴油泵技術(shù)，而后又發(fā)展出了電控泵噴嘴技術(shù)和高壓共軌噴射技術(shù)，后兩種技術(shù)是現(xiàn)在最主要的柴油機(jī)電控噴射技術(shù)。其中，電控泵噴嘴技術(shù)的噴油壓力非常高，可以達(dá)到2050bar，并且泵和噴嘴裝在一起，所以只需要很短的高壓油引導(dǎo)部分，泵噴嘴系統(tǒng)也可以實現(xiàn)很小的預(yù)噴量，其噴油特性是三角形的，并采用了分段式預(yù)噴射，這是很符合發(fā)動機(jī)的要求(大眾公司的TDI發(fā)動機(jī)就是使用這種技術(shù))。但電控泵噴嘴技術(shù)的噴油壓力受發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速影響，使用蓄壓系統(tǒng)的高壓共軌技術(shù)可以解決這個問題，但它的噴油壓力低于泵噴嘴系統(tǒng)，能達(dá)到1600bar，有些公司看中了它對任意缸數(shù)的發(fā)動機(jī)噴油壓力調(diào)節(jié)很寬泛的特點，對其大加采用(最早使用高壓共軌的轎車是阿爾法羅密歐156和奔馳C級別車)。

　　話說到這里，柴油機(jī)話題快告一段落了，但柴油機(jī)的故事肯定還沒有講完，因為人們越來越發(fā)現(xiàn)柴油機(jī)的無窮魅力：高扭矩、高壽命、低油耗、低排放，柴油機(jī)成為解決汽車能源問題最現(xiàn)實和最可靠的手段。狄賽爾肯定沒有想到當(dāng)年他那個沒人問津的丑小鴨，現(xiàn)在100%的重型車和近30%的乘用車都在使用。但可以讓狄賽爾感到欣慰的是，每當(dāng)打開這些車的發(fā)動機(jī)蓋，都會看見一個名字——Diesel。