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已非昔日阿蒙 21世纪柴油发动机详解 图片

发布时间:2010年08月23日 17:35 | 进入汽车论坛 | 来源:汽车之家

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  柴油发动机——可以说是进入21世纪以来,全球汽车市场最热门的话题之一。并且随着油价的不断攀升,柴油发动机省油的特性,令其在市场上倍受关注。

  柴油发动机,在国内市场,并不为普通民众所熟悉。柴油发动机由于排放不清洁而受到法规的限制,因此在国内某些大城市,如首都北京禁止小型柴油轿车上牌,其他很多地方也只能见到使用柴油发动机的卡车和大客车等。

  然而在我国对柴油小车采取限制的同时,柴油发动机省油、低转速扭矩输出大的特性,一直为国际车厂所喜欢,也成为都市生活最合适的动力系统选择。在经过数十年的研发之后,国际车厂已开发出各方面均不逊于汽油发动机的产品,使其不论在性能、排放等方面,均与汽油发动机平分秋色。

  而在柴油炼制成本较低的情形之下,柴油发动机更是受到先进国家消费者的喜爱,甚至连高价位的豪华车,亦纷纷搭载柴油发动机,其表现之优异可见一斑。

  随着时代的进步,技术的发展,也是实际的需要所致,限制柴油汽车的相关法规,也正在逐渐修改完善,令柴油车可以在汽车市场中施以长计。究竟柴油发动机与汽油发动机之间有什么不同呢?

  内燃机的崛起

  在机械工程学的定义中,凡利用热能而产生动力的机械,统称为热机(Heat Engine)。而热机又分为内燃机与外燃机两大类,燃料在热机内部燃烧产生热能,再将热能转变为机械动力者,皆称为内燃机,如汽油发动机、柴油发动机、燃气涡轮发动机等。而燃料在热机外燃烧者称为外燃机,如蒸气机。

  在一般常见的发动机中,又分为利用点火器(如火花塞)点火的火花点火(SI)发动机,及利用高压高温空气使燃料燃烧的压缩点火(CI)发动机。汽油发动机属于火花点火发动机,柴油发动机则属压缩点火发动机。

  十八世纪末期,瓦特(James Watt)发明了蒸气机促使了英国第一次的工业革命,也改变了人类的生活方式,使人们由自身劳力或畜力转而利用机械动力。一百年后(1876年),德国人奥图(Nikolaus Otto)发明了第一具四冲程内燃发动机,随后(1887年),戴姆勒(Daimler)将四冲程发动机成功应用于汽车上。公元1892年,德国工程师狄赛尔(Rudolf Diesel)发明了燃烧效率较高的非火花点火发动机,并取得专利,这是内燃机发展的一个新里程碑。

  柴油发动机的发展

  在奥图发明了第一台四冲程内燃发动机后,当时许多工程师都致力于内燃机的发展,但是多以火花点火发动机为发展方向,如梅赛德斯-奔驰的创办人戴姆勒,正是将汽油发动机应用于车辆的始祖。但由于当时点火装置技术并不成熟,狄赛尔便以空气压缩使温度升高的理论,朝向压缩点火方向发展内燃机技术。也就是先将气缸内的空气压缩至高温,再将燃料注入燃烧室,燃料因高温高压而自燃,产生发动机所需动力

  柴油发动机之父——狄赛尔(Rudolf Diesel)另辟蹊径,在奥图循环发动机之外,开创了柴油发动机的新世界!

  由于要将空气加热至燃料的燃点温度,需要极大的压力,当时的燃油——汽油在如此高温高压下,会产生猛烈的爆震,所以狄赛尔必须发展不同的燃油,他甚至曾经尝试使用植物油,而最后选定了当时最不受重视的柴油。柴油因不易点燃不能作为火花点火发动机燃料,并且柴油点燃后会产生黑烟,也不能像煤油般作为照明燃料,所以在那时不受重视。但是柴油稳定不易爆震的特性,正好可作为压缩点火发动机使用。

  经过将近二十年的研发,第一具压缩点火发动机于1892年问世,同年,狄赛尔也取得此项技术专利。由于狄赛尔的柴油发动机在发展初期技术尚未成熟,尽管它有不错的热效率及省油特性,在当时却很难与技术已经成熟的汽油发动机竞争。然而狄赛尔却仍将它推入市场中,导致他销售的20台柴油发动机一一招致退货,并且在往后一段时间,人们都无法接受柴油发动机。而失意的狄赛尔也于1913年10月29日投海自尽。

  柴油发动机在沉寂了一段时间后,美国Cummins公司在1924年时,将供油喷射泵应用于柴油发动机上,解决了当时狄赛尔以高压空气供油方式的不稳定运转,并首度将柴油发动机装于卡车上,奠定了车辆使用柴油发动机的基础。1936年,柴油发动机也搭载于梅赛德斯-奔驰260D,这也是柴油发动机首次应用于轿车。

  替代能源前合适的过渡方案

   柴油发动机由于动力大而且省油,但早期因噪音及黑烟的排放,所以多为大型车辆及工程机械所使用。而柴油发动机正因扭矩大而省油的特性,也让欧洲许多车厂致力改进以适用于小型车辆上。在共轨直喷与可精确供油的压电式喷嘴技术成熟后,柴油发动机更适合小行车使用。在寻求替代能源的现今,柴油发动机虽不是终极的方案,但是柴油发动机的省油特性,可作为十分合适的过渡方案。

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