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一次中无心之举让全世界柴油机都带有他的“印记”

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时间:2022-09-04 06:15:56 作者:欧宝电竞竞猜 来源:欧宝电竞投注

  为您带来在科学史上,人们总是谈论伦琴射线、青霉素、宇宙微波背景辐射等无意中插入柳树但一举成功的故事。当然,上述成就是可敬的,但也有一种可敬的人:他们一生都在探索,但他们的成就直到多年后才得到世界的认可。柴油机的发明者鲁道夫·狄赛尔就是这样一个人。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。就在他上大学的1876年,德国奥托成功开发了第一台4冲程煤气发动机,这是法国技术人员罗夏内燃机理论首次得到实际应用。这一成就鼓励了许多当时从事机械动力研究的工程师,包括后来汽车的发明者卡尔·奔驰和戈特利普·戴姆勒,还包括对机器动力非常感兴趣的年轻人狄赛尔。与梅赛德斯-奔驰和戴姆勒不同,他致力于改造奥托发动机,迪赛尔的想法更先进,他想完全放弃发动机点火系统,通过压缩空气加热,自燃后喷入燃料,这与吸入混合气点燃完全不同,迪赛尔的原理被称为压缩内燃机原理。当然,狄赛尔的想法并非毫无根据,因为当时没有发明分电器和高压点火线圈。点火装置非常简单和不稳定。狄赛尔跳过这一技术障碍是可以理解的。不久,他在法国约瑟夫·莫勒特(Joseph Mollet)灵感来自发明的气动打火机,并不断探索。狄赛尔没想到,他的想法比发明点火系统要复杂得多他遇到的第一件事是燃料问题。常用汽油非常活跃,容易点燃,但汽油不能适应压缩比高的压燃发动机。一旦汽油雾化并喷入含有高温和高压空气的燃烧室,就会发生猛烈的气缸敲击甚至爆炸。不可避免的是,狄赛尔创造性地将目标指向了植物油。经过一系列的试验,植物油的试验失败了,但他是第一个将植物油引入内燃机的人。因此,现代倡导绿色燃料的人把狄塞尔尊为祖先。最后,燃料选择锁定在石油裂解产品中未被重视的柴油上。与汽油相比,柴油性质非常稳定,很难点燃。同时,柴油一旦点燃,就会冒出大量的黑烟,不能像煤油一样用作照明。然而,柴油的稳定性正好适用于压燃内燃机。当压缩比很高时,柴油不会爆震,这赛尔所需要的。经过近20年的潜心研究,狄赛尔终于在1892年试制出了第一台压燃内燃机,即柴油机。柴油机用气缸吸入纯空气,然后用活塞强压缩,将空气体积缩小到15倍左右,温度上升到500-700度,然后用压缩空气将雾柴油喷入气缸,与气缸中的高温纯空气混合。由于气缸温度较高,柴油喷射后自行燃烧。1892年2月27日,狄赛尔获得该技术专利。

  柴油机最大的特点是省油,热效率高,但迪赛尔最初的柴油机非常不稳定,1894年,迪赛尔改进了柴油机,使其运行约1分钟,虽然他的柴油机不稳定,但迪赛尔迫不及待地想投入商业生产,因为他的竞争对手早在1886年就安装了汽油机,8年后,汽油机已经投入商业运营。这位只了解技术而不了解商业运营的发明家犯了他一生中最大的错误。他急于推向市场的20台柴油机已经退货,这不仅给了他巨大的经济负担,也影响了柴油机在公众中的印象。在接下来的几年里,几乎没有制造商或个人愿意组装柴油机。没有资金来源,负债累累,使狄赛尔晚年极度贫困。1913年10月29日,55岁的狄赛尔独自站在横渡英吉利海峡的船甲板上,被巨浪卷入大海(大多数历史学家认为狄赛尔跳海自杀)。为了纪念狄赛尔,柴油发动机被命名为Diesel。发明闪光狄赛尔梦见他的发明可以大规模装载在汽车上,但他从未见过这一天。客观地说,狄赛尔的柴油机确实有很多缺陷,最大的问题是重量。由于柴油机的气缸压力远高于汽油机,柴油机的气缸体比汽油机强得多。同时,早期柴油机用于压缩空气的空气压缩机的质量也非常巨大,这使得柴油机整体非常笨重,不适应当时骨架非常小的汽车。然而,柴油机具有汽油机无与伦比的扭矩优势,柴油机在功率相同时具有很大的燃油经济优势,这使得人们没有放弃。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该公司展示了第一辆装有柴油机的卡车。不久之后,由于柱塞泵的普及,博世开始正式生产标准泵喷油器,为柴油机安装在汽车上提供了基础。1936年,奔驰生产了第一辆柴油车260D,狄赛尔去世已经23年了。虽然柴油机已经安装在20世纪30年代,但重型机械和装甲车确实为柴油机提供了舞台。第二次世界大战期间,美国的舒尔曼坦克和德国的虎坦克都使用汽油发动机。虎坦克以其强大的火力和厚重的装甲占据了上风。美军只能把数量拉平。但在苏联战场上,苏军T-虽然34坦克的火力和装甲不如虎坦克,但是T-34使用柴油发动机,中弹后不易起火,大大提高了战场生存能力。战后,各国从战争中吸取了教训,自己的坦克换成了柴油发动机。20世纪50年代以后,两个阵营在坦克功率方面进行了持续的军备竞赛,这实际上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柴油机的功率和扭矩,所以世界主要的柴油机制造商正在努力提高柴油机的喷油压力。在此期间,康明斯的成功发展与柱塞泵完全不同PT喷油系统大大提高了喷油压力。得偿夙愿如果柴油机在重型机械中的应用是狄赛尔的无意插柳,那么电控技术让柴油机回到了汽车领域,真的让狄赛尔得到了夙愿。如果想把柴油机引入轿车领域,那么必须解决柴油的排放和振动问题。事实上,柴油机排气CO和HC比汽油机少很多,NOx排放量与汽油机相似,但排气颗粒较多,与柴油机的燃烧机制有关。柴油机是一种非均质燃烧,混合气形成时间短,混合气形成与燃烧过程交错。研究发现,柴油机喷油规律、喷油雾化质量、气缸内气体流动和燃烧室形状直接影响燃烧过程的进展和有害排放的产生。除了通过提高喷油压力和柴油雾化效果来改善排放外,预喷也是一种有效的方法。预喷射是指在主喷射前的某一时刻准确喷射约1-2毫升的预喷油,使燃烧室加热,缩短主喷射的火灾延迟期。因此,温度和压力上升减慢,降低了燃烧噪声水平NOx。20世纪70年代以后,博世将电控汽油机喷射技术引入柴油机,使柴油机的发展和使用进入了一个新时代。第一种电控喷油泵技术,然后开发了电控泵喷嘴技术和高压共轨喷射技术,后两种技术是最重要的柴油机电控喷射技术。其中,电控泵喷嘴技术的喷油压力很高,可达2050bar,而且泵和喷嘴安装在一起,所以只需要很短的高压油引导部分,泵喷嘴系统也可以实现很小的预喷量喷油特性为三角形,采用分段预喷,符合发动机要求(大众)TDI这种技术用于发动机。但电控泵喷嘴技术的喷油压力受发动机转速转速的影响。蓄压系统的高压共轨技术可以解决这一问题,但其喷油压力低于泵喷嘴系统,可达1600bar,一些公司对任何缸数的发动机喷油压力调的发动机喷油压力的特点,并被广泛使用(阿尔法罗密欧156和梅赛德斯-奔驰C级车是第一款高压共轨车)。在这一点上,柴油机的话题即将结束,但柴油机的故事肯定还没有结束,因为人们越来越发现柴油机的无限魅力:高扭矩、高寿命、低油耗、低排放,柴油机已成为解决汽车能源问题最现实、最可靠的手段。狄赛尔当然没想到他的丑小鸭,100%的重型车和近30%的乘用车都在用。但令狄赛尔欣慰的是,每当他打开这些车的发动机盖时,他都会看到一个名字-Diesel。


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