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(yōu)勢,在
功率相同時柴油機又擁有很大燃油經(jīng)濟性優(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(chǎn)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(chǎn)出了第一臺柴油機轎車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,但真正為柴油機提供發(fā)揮舞臺的還是重型機械和裝甲車輛。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,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(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,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,都自己的坦克換裝成了柴油發(fā)動機。
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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(fā)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(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(jīng)過研究發(fā)現(xiàn):柴油機噴油規(guī)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(fā)展和使用進入了一個新紀元。
最先出現(xiàn)的電控噴油泵技術,而后又發(fā)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(xiàn)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(tǒng)也可以實現(xiàn)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(fā)動機的要求(
大眾公司的TDI發(fā)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(fā)動機轉速影響,使用蓄壓系統(tǒng)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(tǒng),能達到1600bar,有些公司看中了它對任意缸數(shù)的發(fā)動機噴油壓力調節(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(fā)現(xiàn)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(xiàn)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(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,每當打開這些車的發(fā)動機蓋,都會看見一個名字——Diesel。