柴油机,相信大家都不陌生。从小的方面讲,单缸柴油机经常使用于拖拉机耕地,从大的方面讲,柴油机经常使用于国防军事、航天航空方面。
人们对于柴油机的固定印象就是冒着黑烟的机器,但是柴油机真的是这样的吗?其实不然,柴油机之所以冒着黑烟,完全是因为其落后的水平导致的。
时间来到现代,性能强劲的柴油机,在动力方面显得充沛且强劲,更是在节能减排的方面,与汽油机相比,差距其实并不大。还不单单如此,现阶段的柴油机,甚至在一些方面上,比汽油机更加具有优势。那么,柴油机真的比之汽油机更加具有优势吗?我国的柴油机技术在国际上,又是怎样的水准呢?接下来,就让我们带着疑问,前往柴油机的世界中,体验不一样的东西。科技众说纷纭,看我为您解惑,欢迎收看今天的节目,喜欢的朋友们欢迎点赞加关注。
柴油机的发展历程
所谓柴油机,顾名思义就是以柴油作为燃料的内燃机。通过燃烧柴油才能够获取一定的动力,在柴油机尚未发明之前,人们一直使用的是蒸汽机,但是由于蒸汽机的效率极低,很难撑得起大功率的做工。也就是在此时,柴油机横空出世。
1892年,法国的德裔工程师狄塞尔正式开始研制柴油机,经过长达5年的努力,一种新的四冲程的柴油机横空出世。热效率的提高,让机器的做工更加的快捷,因此,柴油机的横空出世,很快引起了广泛的关注。
但是由于当时的柴油机太过笨重,所以人们只能够固定做工。在不断的改进之下,20世纪初,柴油机才被广泛的应用于汽车、船舶、以及固定的工业当中。
20世纪20年代,柴油发动机正式进入高速时代。在涡轮增压技术的逐渐完善下,柴油机逐渐演变成汽车动力机械的重要组成部分。20世纪70年代末期。大众汽车采用柴油机作为汽车的发动机。
20世纪90年代初,四缸涡轮增压技术顺利应用到柴油发动机之上,成为世界上首款四缸涡轮增压柴油发动机。在当时,这项技术,仅仅只有德国才能够掌握。进入21世纪才逐渐传入我国。
随着德国的四缸涡轮增压柴油发动机的研制成功,迅速在欧洲的各个国家刮起了一股追捧的热潮,在这个时期中,一些我们至今耳熟能详的企业迅速崛起。
我们熟知的品牌有,大众、宝马、沃尔沃等,如雨后春笋般悄悄萌芽,可以说,涡轮增压柴油发动机的出世,无疑是推动了整个汽车行业的迅猛发展。
时间进入21世纪,当时的欧洲国家掌握柴油机技术已经相当娴熟,2004年,欧洲的新车市场中,大约有一半以上的车型所使用的都是新型柴油发动机。
但是,在发达国家中,有一个国家却是例外,它就是美国,美国的新车市场中,能够使用新型柴油发动机车辆的数字,只有不到新车总数的1%。
而美国之所以不使用新型柴油机,绝对不是因为柴油机性能问题,而同时结合实际情况来说。当时的美国拥有着全世界最低的汽油价格,在此等情况下,汽车制造厂商怎能放着巨额的市场份额于不顾呢?
除此之外,当时的美国作为工业大国,二氧化碳的排放量本身就不低。在这种情况下,美国是根本不会放弃之前使用好好的汽油机,而转头使用柴油机的。
但是在,2006年之后,这一情况彻底改变了。随着汽油价格的不断上涨,美国的汽油机再也不是新车的唯一标配,后起之秀的柴油机迅速占据了美国80%的汽车市场份额。
在当时,美国有至少13款新型汽车装配的是新型柴油发动机,再加上,下半季度预热的六款新型汽车,美国在这一年中,最少有20款汽车装配的是新型的柴油发动机。
柴油机,自从问世以来,就饱受人们诟病。而诟病的主要原因就是因为空气污染。现如今的柴油机摇身一变成为了人们争先恐后追捧的对象,如此转变不禁令人唏嘘。
为什么说在某些方面柴油机完胜汽油机?
相较于工作原理来说,汽油机与柴油机类似,都是由四个方面组成,分别是进气、压缩、做工、排气。同时,这也是柴油机的空气污染源头。
这四个方面其实简单来说就是一个活塞运动的过程。从车子启动的时候开始做工,首先从外部吸入气体,然后活塞就开始向下运动,在运动的过程中,空气从外部进入内部,从而喷射出燃油。
进气之后,就开始了压缩。在进气过程中,气门呈现的是一种张开的状态,而在压缩的过程中,气门是完全闭合的状态,活塞也是从下向上开始运动,刚刚喷射出去的燃油开始进一步的压缩。
压缩的同时,排气的过程也是如约而至。压缩过程开始的时候,活塞是向上运动的,进而压缩燃油,而当排气开始的时候,活塞又开始向下运动,随着上端空气的点燃,发动机的做工也就此开始。
在燃烧完毕之后,排气阀将没有燃烧殆尽的气体,排出气缸。这样,一整套的工作流程就此结束。但是由于柴油机燃油不易蒸发的问题,所以,排出的气体多为黑色的浓烟,这也就导致了环境污染的问题。
比起汽油机来说,柴油机的最大优势就是在于自己的高压缩比。而且较汽油机的扭矩来说,柴油机的扭矩大,这也就节省了一些不必要浪费的资源。
柴油机所使用的是柴油,汽油机所使用的是汽油,相同的热值条件下,柴油机的做工功率比起汽油机来说,所作出的有用功会更加的多。而多出的有用功的数值为10个百分点。
柴油机的优势可以说非常明显,但是劣势也是存在其中的,不过现代的柴油机技术已经实现了极大的突破,加上柴油的逐渐精炼,以往每逢启动都会有浓浓黑烟冒出来的事实已经改变。
现代的柴油机,一般采用的都是高压电控喷射、共轨技术。甚至于在涡轮增压方面都有了长足的长进。尤其是注重重量、噪音等各方位问题,在广阔的市场前景下,柴油机是未来非常不错的可利用资源。
所谓的高压电控喷射技术,在不同的机器上有着不同的应用。首先是柴油机,功率过大容易发生过载的现象,高压电控喷射技术能够通过控制喷油时间,来杜绝此类现象的发生。
其次是汽油机。高压电控喷射技术,在汽油机上面的主要应用就是用来控制汽油与空气之间的比例。电控喷射技术的不同层次应用,也就造就了两者本质上的区别。
在柴油机上,高压电控喷射技术的主要喷射元件是传感器、控制单元、执行机构。其实通俗易懂的来说就是一个传递痛感的过程。我们将皮肤看为传感器、控制单元看为大脑。
当你皮肤受到损伤之后,首先接收信息的是执行机构,我们将其看作神经元。通过神经元的传递到你的大脑中,然后你的大脑再根据痛感做出一定的判断,反馈到你的皮肤之上,你这才感受到疼痛。
当然,真实的情况远比我这个例子要复杂得多,高速运转之下的时间也是异常迅猛,仅仅只需要千分之几秒。而这仅仅只是电控喷射技术的其中一个作用。真正的作用还要当属控制燃油的喷射时间。而这其中,也免不了共轨技术的协同处理。
在高压的状态下,柴油作为柴油机的燃油,通过电控喷射技术严格的规定用量,使得其能够在有限的时间中得到充分的燃烧。这也解决了柴油燃烧不充分的缺点。
而所谓的共轨技术,能够使得喷油嘴射出同等质量以及压力的燃油。这能够使得柴油发动机更加平稳地运作,并不会出现因为高速运转而带来的失衡问题,同样的,这也是解决柴油机空气污染的主要原因。
我国的柴油机技术
前面赘述过,柴油机的技术最早出现于德国,在欧洲掀起了极大的波澜,而我国的柴油机技术,起步比较晚。可以说在这方面,我国属于严重落后的层次。
而只依赖进口,并不能够成为大国崛起的根本。要知道,柴油机的使用,并不单单是在工业以及农业中,甚至于国防方面都广泛地使用。按当前的国际背景,可以说严重威胁国防安全。
但是,就是在这项技术被严重垄断的时候,我国凭借着不懈的努力,进一步地追赶国外的技术,虽然并未实现超越,但是也能够达到并驾齐驱的地步。
共轨技术的产生面临着两大世界难题,一是其控制系统,二是要怎样制作。尤其是制作系统,更是要求得无比惊喜。20世纪80年代,一所名为无锡油泵嘴的研究所成立。
在当时的情况下,想要自主研制这一技术,显然是不可能的。为了能够顺利完成这一技术的攻关,该研究所的负责人,还专门前往德国柴油机的行业巨头博世公司进行学习。
但是,结果往往不尽如人意,本以为能够学习到先进的技术,但是,他看到的却是一排排半机械化的做工样式,无法学习到先进技术的同时,还被羞辱的体无完肤。
知耻而后勇,大丈夫有所为、有所不为。在德国碰壁之后,无油所凭借着韧性,硬生生从无到有实现了跨越。2005年,我国实现了高压共轨燃油系统,并且成功安装在卡车之上,实现了1500米的里程。
随着高压共轨技术的产生,我国对于柴油机的发展也是越来越迅猛,甚至于在某些领域之中实现了反超。电控直列泵技术就是其中的佼佼者。我国的制造商也以山东潍坊为首,实现了从零到一年销售十万台的辉煌战绩。
现在,我国的柴油机技术不敢说是超越欧美国家,但是也已经是达到了并驾齐驱的地步,我国从无到有实现了巨大的跨度,实现世界一流,也是指日可待!
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