不會被忘卻的名字 柴油發動機的歷史

　　東方不亮西方亮 　　狄賽爾做夢都想看到自己的發明能大規模裝載在汽車上，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。由于柴油機汽缸壓力比汽油機高很多，因而柴油機的缸體要比汽油機粗壯許多，同時早期的柴油機為壓縮空氣使用的空氣壓縮機質量也非常巨大，這就使得柴油機整體上十分笨重，極不適應當時骨架還很嬌小的汽車。但柴油機擁有汽油機不可比擬的扭矩優勢，在功率相同時柴油機又擁有很大燃油經濟性優勢，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，這一發明有效地降低了柴油機的質量，同年在柏林汽車展覽上MAN公司展示了一臺裝備柴油機的卡車，這是第一臺裝有柴油機的汽車。不久以后，博世公司開始正式生產標準泵噴油器，正是由于柱塞泵的普及，為柴油機安裝在汽車上提供了基礎。1936年，奔馳公司生產出了第一臺柴油機轎車260D，這時距狄賽爾去世已經23年。 　　盡管30年代已經有轎車安裝了柴油機，但真正為柴油機提供發揮舞臺的還是重型機械和裝甲車輛。二戰中，美國的舒爾曼坦克和德國虎式坦克都使用汽油機，虎式坦克以其強大的火力和厚重的裝甲占得了上風，美軍只能拿數量來扯平。但在蘇聯戰場，蘇軍的T-34坦克的火力和裝甲雖也不及虎式坦克，但T-34使用柴油發動機，他在中彈后不易起火，這樣就大大提高了戰場生存能力。戰后，各國汲取了戰爭中的教訓，都自己的坦克換裝成了柴油發動機。 　　20世紀50年代以后，兩大陣營在坦克功率方面進行了不斷的軍備競賽，這無形中大大加速了柴油機技術的發展。人們知道噴油壓力直接影響著柴油機的功率和扭矩，因而世界各大柴油機制造公司都在拼命提高柴油機的噴油壓力，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，從而大規模的提高了噴油壓力。 　　得償夙愿 　　如果說柴油機在重型機械上得到應用是狄賽爾的無心插柳，那么電控技術使柴油機回到了轎車領域才真正讓狄賽爾得償夙愿。 　　如果想把柴油機引入轎車領域，那么必須解決柴油的排放和振動問題。實際上，柴油機排氣中CO和HC比汽油機少得多，NOx排放量與汽油機相近，只是排氣微粒較多，這與柴油機燃燒機理有關。柴油機是一種非均質燃燒，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。經過研究發現：柴油機噴油規律，噴入燃料的霧化質量，氣缸內氣體的流動以及燃燒室形狀等均直接影響燃燒過程的進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，使用預噴射也是行之有效的方法。預噴射就是在主噴射之前的某一時刻精確的噴入約為1-2毫升的預噴油量，從而使燃燒室被加熱，縮短了隨后進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噴射技術引用回柴油機，從而讓柴油機的發展和使用進入了一個新紀元。 　　最先出現的電控噴油泵技術，而后又發展出了電控泵噴嘴技術和高壓共軌噴射技術，后兩種技術是現在最主要的柴油機電控噴射技術。其中，電控泵噴嘴技術的噴油壓力非常高，可以達到2050bar，并且泵和噴嘴裝在一起，所以只需要很短的高壓油引導部分，泵噴嘴系統也可以實現很小的預噴量，其噴油特性是三角形的，并采用了分段式預噴射，這是很符合發動機的要求(大眾公司的TDI發動機就是使用這種技術)。但電控泵噴嘴技術的噴油壓力受發動機轉速影響，使用蓄壓系統的高壓共軌技術可以解決這個問題，但它的噴油壓力低于泵噴嘴系統，能達到1600bar，有些公司看中了它對任意缸數的發動機噴油壓力調節很寬泛的特點，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，柴油機話題快告一段落了，但柴油機的故事肯定還沒有講完，因為人們越來越發現柴油機的無窮魅力：高扭矩、高壽命、低油耗、低排放，柴油機成為解決汽車能源問題最現實和最可靠的手段。狄賽爾肯定沒有想到當年他那個沒人問津的丑小鴨，現在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，每當打開這些車的發動機蓋，都會看見一個名字——Diesel。