柴油机的历史与辉煌，看它如何一举成名

发布时间：2024-11-22 人气： 5

现如今，我们身边的卡车基本都是以柴油发动机为主，柴油发动机的技术提升也间接推动着商用汽车工业的发展。尤其是近几年国内重型卡车大马力化和国六化也促生了柴油发动机的升级和进化。
不光是在卡车圈，在欧洲等地，小型柴油发动机也在乘用车上广泛装车。到底柴油发动机有何神奇魅力?柴油发动机具有哪些独特本事呢?大家不妨跟随笔者一起了解下柴油发动机的风云历史。
▎前世:工业革命的中坚力量
关于柴油发动机的历史我们要先追溯他的老祖宗-蒸汽机。
世界上最早的蒸汽机是一个名为汽转球的东西，由古希腊数学家希罗发明。它主要是通过一锅开水形成的水蒸气通过反作用力来带动空心球旋转。不过这么个东西只是用来给三岁小孩看热闹的。而在第一次工业革命被广泛应用的蒸汽机源自于法国物理学家帕平在十七世纪发明的高压锅杠杆式安全阀，并在1690年以此为基础研发出活塞式蒸汽机的原型。
活塞式蒸汽机在工作时先将开水汽化形成的水蒸气灌入活塞中，当活塞被推动到上止点时，关闭蒸汽进气阀门，打开冷却水阀门，使活塞内的蒸汽遇冷液化，并在活塞内形成真空状态。活塞外部受大气压强的作用下推动活塞向运功，如此循环。这种蒸汽机最早运用于采矿业中矿井抽水的工作。
后来，英国发明家詹姆斯·瓦特将活塞式蒸汽机从立式改为卧式，把杠杆运动转变为旋转运动，并采用蒸汽膨胀压力法推动活塞。不断受到改良的蒸汽机在第一次工业革命中立下了汗马功劳，但是因其热效率低。体积庞大、结构笨重等缺陷，只能运用于工厂的动力来源以及轮船、火车这种中大型交通工具上。
▎铺垫:汽油内燃机的诞生
随着石油工业在十九世纪中后期的蓬勃发展，一种新型的动力机械-内燃机应运而生。
1860年，比利时籍法国发明家艾蒂安·勒努瓦发明了最早的燃气内燃机，这种内燃机工作时，当活塞从上止点向下止点运动时，进排气口都被关闭，燃料与空气混合后在气缸顶端被压缩的同时，也增加了底部曲轴箱的容积，混合气体被吸入底部的空间，当活塞运动到上止点时，电火花塞点燃混合气体，并推动活塞下行。
此时，排气口被打开，燃烧之后的废气排出活塞，之后开启进气口，吸入混合气体并压缩至曲轴箱顶部燃烧室，开始下一次做功。
艾蒂安发明的燃气内燃机结构简单，体积小巧，但燃气在进入内部燃烧室时会有一部分未被燃烧的混合气体供排气口排出燃烧室，且燃气燃烧时推动活塞下行的行程较短，导致燃料利用效率低。因此被用在小型交通工具和用作小型动力源。这就是二冲程汽油发动机的雏形。
为了提高燃料利用率，1876年，德国发明家奥古斯特·奥托发明了一种新型四冲程内燃机，采用独特的“奥托循环”燃烧技术。
首先，活塞向下止点运动并吸入混合气体，其次，活塞会在曲轴的惯性作用下向上压缩燃气。之后，电火花塞再点燃混合气体，产生的爆燃使活塞向下止点运动，最后，打开排气阀，活塞从下指点运行到上止点，并借此惯性排除废气，完成一次工作循环。相比较之前的内燃机，“奥托循环”燃烧技术的内燃机能提高燃料的利用效率。
▎发明:异想天开的想法
奥托成功发明了四冲程内燃机之后，年轻的德国小伙鲁道夫·狄赛尔决定在此基础上完全去掉点火系统，改为压缩空气后再喷入燃料完成做功。后来，由于汽油的化学性质无法采用这种做功方式，小狄决定改用植物油作为燃料。这一举动也促成了后来在内燃机上使用植物燃料的先例。
在实验植物油失败后，小狄把眼光放在了当时还未被重视的石化产品-柴油身上。1892年2月17日，世界上第一台柴油发动机研制并点火成功，并申报了专利。可惜最初的柴油发动机可靠性不过关，使得狄塞尔遭受到了沉重的打击。
1913年10月，狄赛尔在一艘横渡英吉利海峡的油轮上被大浪卷走，不幸离世。享年55岁。后人为纪念狄赛尔的这一伟大发明，人们把柴油发动机也叫作“DIESEL”。
二战期间，前苏联研制的T-34型坦克在战场上大放异彩，成为战场功勋，与它搭载的V12柴油发动机密不可分。
T-34型坦克搭载的60°V型12缸柴油发动机采用了比较特殊的结构，两列的汽缸都先接合于一只接合器上，在与曲轴连接。曲轴除了连接其他动力总成设备的同时，还带动了散热风扇，并确保发动机的气缸都能依靠惯性平稳运行。
当柴油发动机工作时，先把进气阀打开，活塞下行吸入空气，之后，活塞上行压缩空气使缸内的气压达到峰值，然后，喷油嘴向气缸喷射高压雾化后的柴油，遇到高温高压空气时瞬间产生燃烧并推动活塞下行。此时打开排气口，活塞在向上把燃烧后的废气推出排气口。12个汽缸以一定的时间错开工作，使发动机的动力输出不会中断。
因其柴油燃料质地较粘稠，相对于汽油不容易挥发，使得T-34型可以肆无忌惮的增加副油箱，而柴油发动机动力强劲(当时的最大功率是500马力，最大扭矩为2652牛米)和燃料利用率高等特点使柴油发动机一举成名。

自此之后，柴油发动机开始被大范围应用在各行各业，创造了无与伦比的价值。