央视网|中国网络电视台|网站地图
客服设为首页
登录

中国网络电视台 > 汽车台 > 技术馆 >

不会被忘却的名字——柴油发动机的历史 图

发布时间:2010年08月16日 14:12 | 进入汽车论坛 | 来源:汽车族

评分
意见反馈 意见反馈 顶 踩 收藏 收藏

大众TDI柴油发动机

  如果用最简单方式看待历史,那么组成历史的仅仅包括年代、人名、故事三个要素。虽然时间跨度冲淡他的年代和故事,但他应该感到欣慰,因为至少他的名字得以流传。鲁道夫·狄赛尔(Rudofl Diesel)一个永远不会被忘却的名字。

  命运多笃的发明家

  在科学史上,人们总是会对那种无心插柳却一举成功的故事津津乐道,比如伦琴射线、青霉素、宇宙微波背景辐射等等。当然能有上述的成就固然可敬,但还有一种同样可敬的人:他们在有生之年不断探索,但成就却不被世人承认,直到多年之后他们的成就才发扬光大。柴油机的发明者鲁道夫·狄赛尔就是这样的一个人。

  狄赛尔1858年出生在法国巴黎,他的父亲是德国奥古斯堡的精制皮革制造商。成年之后,狄赛尔进入了德国的慕尼黑技术大学攻读。就在他读大学期间的1876年,德国人奥托研制成功了第一台4冲程煤气发动机,这是法国技师罗夏内燃机理论第一次得到实际运用。这一成就鼓舞了当时从事机械动力研究的许多工程师,这其中既包括后来汽车的发明者卡尔·奔驰和戈特利普·戴姆勒,也包括对机器动力十分有兴趣的年轻人狄赛尔。

  与致力于改造奥托发动机的奔驰和戴姆勒不同,狄赛尔的想法更为超前,他想完全舍去发动机中的点火系统,靠压缩空气发热,喷入燃料后自燃做功,这种方式完全区别于吸入燃气混合气点燃做功的方式,后人称狄赛尔的原理为“压缩式内燃机”原理。当然狄赛尔产生这样的设想也并不是空穴来风,因为当时并没有发明分电器和高压点火线圈,点火装置非常简陋和不稳定,狄赛尔想跳过这个技术障碍完全是可以理解的。不久,他在法国人约瑟夫·莫勒特(Joseph Mollet)发明的气动打火机上找到了灵感,并坚持不懈的探索下去。

  狄赛尔没有料到,他的想法实现起来远远比发明点火系统复杂的多,他所遇到的第一个就是燃料问题。常用的汽油非常活跃,也非常容易点燃,但汽油却不能适应有很高的压缩比的压燃式发动机,一旦把汽油雾化喷入含有高温、高压空气的燃烧室,就会发生猛烈的敲缸甚至爆炸。舍去汽油是必然的,狄赛尔创造性把他的目标指向了植物油。经过一系列试验,对于植物油的尝试也失败了,但他是第一个把植物油料引入内燃机的人,因而近现代鼓吹“绿色燃料”者都把狄赛尔尊为鼻祖。

  最终燃料选择锁定在了石油裂解产物中一直未被重视的柴油上。柴油相对于汽油来说性质非常稳定,比较难于点燃,同时柴油一旦点燃会冒出大量的黑烟,因而它又不能像煤油那样用作照明。但柴油稳定的特性却恰恰适合于压燃式内燃机,在压缩比非常高的情况下柴油也不会出现爆震,这正是狄赛尔所需要的。经过近20年的潜心研究,狄赛尔终于在1892年试制成了第一台压燃式内燃机,也就是柴油机。

  这台柴油机用汽缸吸入纯空气,再用活塞强力压缩,使空气体积缩小到15倍左右,温度上升到500—700度,然后用压缩空气把雾状柴油喷入汽缸,与缸中高温纯空气混合,由于汽缸这是已经有了较高的温度,因而柴油喷入后自行燃烧做功。1892年2月27日,狄赛尔取得了此项技术的专利。

  柴油机的最大特点是省油,热效率高,但狄赛尔最初试制的柴油机却很不稳定,1894年,狄赛尔改进了柴油机并使其能运行1分钟左右,尽管他的柴油机还并不稳定,但狄赛尔却迫不及待的把它投入了商业生产,因为他的竞争对手早在1886年就把汽油机安装车辆上,而8年之后,汽油机汽车已经投入了商业运作。这位只了解技术并不了解商业运作的发明家犯下了一生中最大的一次错误,他急于推向市场的20台柴油机由于技术不过关,纷纷遭到了退货,这不但给了他巨大的经济负担,更重要是影响了柴油机在公众的印象,在随后的几年里几乎没有厂家或个人乐意装配柴油机。没有了资金来源又负债累累,这就使得狄赛尔的晚年陷入了极端贫困。1913年10月29日,55岁的狄赛尔独自一人呆站在横渡英吉利海峡的轮船甲板上,被巨浪卷入了大海(多数历史学家认为狄赛尔是跳海自尽的)。为了纪念狄赛尔,人们把柴油发动机命名为Diesel。

  东方不亮西方亮

  狄赛尔做梦都想看到自己的发明能大规模装载在汽车上,但他致死都没有看到这一天。客观的讲,狄赛尔的柴油机确实存在着不少缺陷,其中最大的问题就是重量。由于柴油机汽缸压力比汽油机高很多,因而柴油机的缸体要比汽油机粗壮许多,同时早期的柴油机为压缩空气使用的空气压缩机质量也非常巨大,这就使得柴油机整体上十分笨重,极不适应当时骨架还很娇小的汽车。但柴油机拥有汽油机不可比拟的扭矩优势,在功率相同时柴油机又拥有很大燃油经济性优势,这就让人们并没有放弃它。

  1924年,美国的康明斯公司正式采用了泵喷油器,这一发明有效地降低了柴油机的质量,同年在柏林汽车展览上MAN公司展示了一台装备柴油机的卡车,这是第一台装有柴油机的汽车。不久以后,博世公司开始正式生产标准泵喷油器,正是由于柱塞泵的普及,为柴油机安装在汽车上提供了基础。1936年,奔驰公司生产出了第一台柴油机轿车260D,这时距狄赛尔去世已经23年。

  尽管30年代已经有轿车安装了柴油机,但真正为柴油机提供发挥舞台的还是重型机械和装甲车辆。二战中,美国的舒尔曼坦克和德国虎式坦克都使用汽油机,虎式坦克以其强大的火力和厚重的装甲占得了上风,美军只能拿数量来扯平。但在苏联战场,苏军的T-34坦克的火力和装甲虽也不及虎式坦克,但T-34使用柴油发动机,他在中弹后不易起火,这样就大大提高了战场生存能力。战后,各国汲取了战争中的教训,都自己的坦克换装成了柴油发动机。

  20世纪50年代以后,两大阵营在坦克功率方面进行了不断的军备竞赛,这无形中大大加速了柴油机技术的发展。人们知道喷油压力直接影响着柴油机的功率和扭矩,因而世界各大柴油机制造公司都在拼命提高柴油机的喷油压力,在这个时期,康明斯公司研制成功完全不同于柱塞泵的PT喷油系统,从而大规模的提高了喷油压力。