振奋人心!中国扛住压力造出全球顶级柴油机,让美日德羡慕不已

汽油机吸气冲程吸入的是汽油和空气的混合物,压缩冲程终了火花塞点燃,柴油机吸气冲程吸入的只是空气,压缩冲程终了,喷油嘴向气缸内喷射雾状柴油,压燃,用你的原理,汽油机烧柴油,还可以不用火花塞。

中国抗住西方技术垄断的压力,造出了全球首款突破50%热效率的柴油机。

与世界上普遍的柴油机相比,中国此次研发的新款柴油机不仅在效率上得到了显著的提升,而且减少了废气的排放量。在这顶级柴油机问世之后,美日德羡慕不已。

柴油机有多重要?

首先我们来简述一下柴油机的工作原理,在初中物理就有涉及这一方面的知识。柴油机的工作由四个冲程组成,分别为进气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程。

柴油机的启动开始于进气冲程,冲程开始气缸内的活塞向下运动,造成气缸内的空气压力小于气缸外的空气压力,这时空气便会从进气口涌入气缸内,与此同时气缸内喷射燃油。

紧接着便是压缩冲程,气缸的进气口关闭,活塞向上运动压缩空气与燃油的混合物。空气与燃油压缩发生爆炸做功使得活塞向下运动。

最后便是排气冲程,将空气燃油做功产生的废气通过排气阀排出气缸。

从以上的传统柴油机我们可以看出来会有能量的损失以及造成一定的污染,而这污染讲白了就是会产生黑烟。

然而并不是所以的柴油机都是如此,这一切都要归咎于我国柴油机技术的落后。国外对于高端柴油机技术的垄断,导致在过去的几十年中我们都得使用这种较为落后的柴油机。

外国的柴油机大多使用电控柴油高压共轨系统,这种比较学术的称呼大家可能听上去有点不难理解,那我就来解释一下。

如果把发动机比作汽车的“心脏”,那么这个电控柴油高压共轨系统就是柴油机的“大脑”,可以毫不夸张地说,高压共轨系统是世界上所以柴油机中加工难度最大,对操作精度要求最高的系统。

那么接下来我们就把这个系统拆分为几点来具体讲解,首先高压共轨系统由高压油泵、高压油轨、电控喷油器、高压油管四大部分以及大大小小的传感器组成。

高压油泵顾名思义,它是用来抽取燃油,提高燃油压力并且使其喷射,达到雾化的效果,这能让它的发生反应更加迅速、充分,减少废气的产生。

高压油轨则将供油泵中的高压燃油分配到各个喷油器当中,起到了储压器的作用。但油轨的容积不可以过大,这是为了保证高压油管中有足够的压力响应柴油机工作时的变化;电控喷油器就像人体的大脑,通过控制信号,控制阀门的开与关,使燃油能及时进入燃料室进行反应,它是整个系统中最复杂也是最重要的一部分;高压油管连接了高压油轨与电控喷油器,它不仅起到承受高压燃油冲击的作用,还可以减少燃油从高压油轨到电控喷油器的压力损失。

电喷高压共轨系统的原理是,油泵时刻把柴油以高压状态保存在公共油道,电脑则根据油门的深浅以及发动机转速、负荷、空气进气量等等工况,精确开闭共轨油道控制柴油量进入喷油嘴,节省油耗,因为喷油压力很高,雾化效果好,燃烧更充分,加上尿素后处理系统辅助排放尾气,无黑烟。

尤其注意高压和共轨这两个名次,高压这样做的好处在于燃烧充分、提高动力性,最终可以达到省油的目的。

共轨则是给各个喷油嘴提供相同质量相同压力的燃油,使得发动可以更加平稳平滑地运作,这样柴油机的震动、油耗以及废气的排放也就会相对于传统柴油机少了许多,改变了人们对柴油机的常规的“噪音大、废气多”的形象。

而这个电控柴油高压共轨系统占了主要份额的企业来自于德国、美国和日本等,目前世界上拥有该系统的供应商有德国博世公司、日本电装公司以及美国德尔福公司等,他们压制着中国柴油机发展,赚取中国的财产,很长时间内对此技术几乎是垄断性的存在。

美日德长期垄断柴油机技术,中国是如何破局的?

有人说了既然如此我们国企就不能自己研发打破这种僵局?

其实是有的,这时我们就要提到无锡油泵油嘴研究所,它在1980年成立于江苏省无锡市的太湖湖畔,距今已经有了40多年的历史,为了加速发展,该研究所于1995年承担了全国内燃机及其燃料喷射系统行业的职能,并且是全国油泵油嘴行业产品质量监督的归口单位。在1999年列入10个国家局所属242个科研机构转制单位之一。

并且凭借研究所人员不断地辛勤学习,刻苦专研,并于2005年,仅凭200多人成功研发了柴油机电控高压共轨燃油系统,并成功的完成了路试。

中国也顺理成章地成为了第四个掌握此技术的国家。

开发这个系统的难度是我们所无法想象的,难度最大的还得得说说控制系统与制造技术这两个方面,尤其是制造技术。

说起她的困难程度我们就拿对耦合并进行举例,它不仅要承受2000多公斤的压力,还要能灵活地运动,更夸张的是它的精度要精细到2到3微米。

这样讲也许太过于抽象,我们就举个例子。相当现在有两个杯子,并且它们都是圆形,它们俩要做到直径相差小于100纳米,做到意义上的一模一样,你可以就此想象一下这个在任何行业中都是极具挑战的,说他是不可能完成的任务也不为过,可是这个研究所做到了。

再讲个有趣的故事,当时的龙头行业博世公司邀请无锡油泵油嘴研究所的负责人去参观他们的工厂,无非是怀里揣刀子——不安好心,想让中国研究人员见到该公司工厂的高机械化,从而知难而退,打压中国对该系统研发的自信心。

但中国人终究不是吃素的,研究所的负责人并没有被这一场面吓住,反而越发强烈的必胜感,下定决心要研发出该系统并超越他们,无论遇到什么艰难险阻。

所以一方面研究所邀请了一些国外专家参与此次工艺方面的顾问,提到工艺欠缺的地方,虚心接受并加以改正,另一方面积极培养相关的技术人才,就这样该研究所一步一个脚印,脚踏实地方才研发成功属于自己的电控高压共轨系统。

不得不说的是,现在国产的发动机都源于德日美,也就是在2010时,中国的重工业迅速发展,汽车制造业也在这时呈现指数性增长,年销量也是急速上升,但发动机的落后却是我们无法抛弃的问题。

美日德对于柴油机的技术更加的完善,在这几年是赚得盆满钵满,市场早早就被他们霸占,这也是为什么要垄断此技术的主要原因,在市场上我们应如何逆风翻盘是当时最应该思考的问题。

我们来对比一下柴油机和汽油机,首先说说柴油机的优点,柴油机的好处在于空气与燃油压缩的比例较高,这也不仅使整个发动机更加有力气而且还更加地节省燃油。汽油机和柴油机工作时一样,都是四个冲程组成,具体哪四个冲程我们也在前文说明过了,这边便不再赘述。

在欧洲百分之六十的家用汽车都是以柴油作为动力的来源。但是柴油机在我们国内并没有得以推广,我们并不能因此否定它的性能,说实话柴油机的性价比是远远高于汽油机的,在于它燃油更加充分,相对比较省油,可以很负责任的说柴油汽车在欧洲已经非常成熟了。

我们就拿欧洲举个例子,在道路上你看到的车子有一半是使用柴油的,并且每个加油站都会供应柴油,价格柴油也比汽油便宜得多,这种供油体制是非常不公平的。“柴油荒”这种新闻屡见不鲜,但如果是“汽油荒”,那中国又会发生什么呢?

所以说现如今的供油体制仍然不太成熟以及不够稳定,我们柴油大部分仍是用于大型工业车或者飞机等,但这并不能代表它就并不重要,柴油机本身就比汽油机有更高的压缩比,也就是说相同热值的燃料,柴油机可以比汽油机做更多的有效功,让发动机更有效率地工作。

但我国很难出现国产柴油发动机,归根结底还是因为成本的问题,我们很难保持低成本长时间的稳定运行,也就是说只要代价够高,我们想要达到的要求都是可以得到实现的,终究是成本抑制这一切的发展。

民用军工的产品也是如何,而国外不同,他们的成本远远低于国内,他们的工业水平是明显高于我们的,也就是说整个工业水平提高了,才能自然地采购到便宜好用的产品,那时候才可以有一台大家认可的国产发动机,才会对国产发动机有一个好的印象。

这也中国本土的市场便不会再收到西方国家的统治,在内燃机发展的这几百年里,我国之所以造不出优质的柴油发动机,更多原因在于零部件我们无所自己制造的,而是需要供应商的支持。

就像全球的电子芯片离不开那几家供应商是一个道理,在高科技的零部件展览中,我们国产零部件是少之又少,虽然现在是个全球化的时代,最重要的是资源整合,我们没有必要去吃透外国人全套的技术,我们可以自主培养国内的供应商,让一些零件得以解放,尽早实现零部件国产化,毕竟国产化就可以大大降低成本,不怕被中间商赚差价。

当然在一些方面国内仍是欠缺的,比如电喷、直喷、涡轮增压等技术方面,我们还处在积累经验的阶段,还是得一部分依赖国外的供应商,单从集成角度来说,我们是有一定能力主导开发一些复杂的发动机的,只能说任重而道远。

柴油机历史来源及现在国外的发展状况

说到国外柴油机的来源那就得追溯到1882年,德国人迪赛尔第一次提出了柴油机的工作原理,并且在这原理的支持下载1896年制造了第一台靠前台四冲程柴油机。在过后的一百年中,柴油机技术不断优化革新,在各个领域的应用也越来越多。

据统计,柴油机是目前已知的动力机械中效率、能力利用率较高的,装备好的柴油机可以大大提升功率,减少耗油量。

也因此国外“柴油化”渐渐成为了一种行业的趋势。也渐渐地在美国、日本以及欧洲出现了以柴油机为动力的汽车。

大部分车型都以柴油车为主,也因此有人预测在未来的20年里,柴油车都将成为世界的主流,因此有关柴油车的重工业也被国家寄予了厚望以及国家的高度重视,从税收与燃料供应的方面促进柴油机的发展。

现在在我们说说国外,在我看来它们的柴油机是明显优于汽油机不仅效率高而且排污少,受到当地人的追捧,西欧国家不仅大型工业车和客车使用柴油机,就连轿车也开始使用柴油机。经过多年的研究升级,柴油机的噪声排污也得到了极大的改善,达到了汽油机的水平。

延伸阅读:

我们现在介绍一下国外柴油机应用的先进技术

共轨、四气门技术

国外柴油机现在都采用共轨技术较多,四气门与涡轮增压相结合,在各个方面都能满足排放限量法规要求。而且四气门结构可以提高充气的效率,还可以使燃油均匀分布,为空气与燃油反应更加充分提供优良的条件。

高压喷射和电控喷射技术

这两个技术是目前国外降低柴油机排放废气的主要方式之一,它可以通过高压喷射和电控喷射的有效结合实现燃油的雾化,使气缸内的空气与燃油充分混合达到最佳的比例,从而充分燃烧。

降低不充分燃烧所产生的废气,并且可以减少汽车废物的堆积,提高汽车的性能,我们海坦公司近些年销售的柴油机便因此销售全球并且得到不错的评价,也有好多家外国企业来我们公司收购柴油机。

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