當(dāng)今社會(huì),柴油機(jī)在許多行業(yè)被普遍使用,大功率高速柴油機(jī)用于配套重型汽車、大型客車、工程機(jī)械、船舶發(fā)電機(jī)組等,全球農(nóng)用柴油機(jī)市場(chǎng)也不斷高漲......
到底柴油發(fā)動(dòng)機(jī)有何獨(dú)特優(yōu)勢(shì)?筆者帶你追根溯源一番內(nèi)燃機(jī)的誕生與發(fā)展始末。
最早的蒸汽機(jī)
工業(yè)革命的開始
世界上第一臺(tái)蒸汽機(jī)是由古希臘數(shù)學(xué)家希羅于公元一世紀(jì)發(fā)明的汽轉(zhuǎn)球,燒開的水蒸氣通過球兩端的噴口噴出推動(dòng)球旋轉(zhuǎn)。當(dāng)然,最終這只不過作為玩具存在過而已。
最早的實(shí)用蒸汽機(jī)是用來給礦井抽水的。首先燒一鍋開水將蒸汽灌入活塞,當(dāng)活塞上升到頂時(shí),蒸汽閥關(guān)閉,冷卻水閥打開,氣缸內(nèi)蒸汽冷凝后氣壓下降造成真空,活塞在大氣壓的作用下向下運(yùn)動(dòng),帶動(dòng)抽水泵。如此反復(fù),后來人們找到了將活塞運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的方法,并改用力道更足的蒸汽膨脹壓力方式來推動(dòng)活塞。
蒸汽機(jī)開啟了工業(yè)革命,使人類文明駛?cè)肓艘煌鶡o前的單行道,技術(shù)的進(jìn)步促使其不斷得到改良,但蒸汽機(jī)的一些固有缺陷,如效率低、結(jié)構(gòu)笨重卻一直未能被克服,使得其只能為船舶、火車之類的大型交通工具提供動(dòng)力。
燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)的快速發(fā)展
19世紀(jì)后半葉,隨著石油資源的開發(fā)利用,內(nèi)燃機(jī)應(yīng)運(yùn)而生,1860年比利時(shí)工程師艾蒂安·勒努瓦以蒸汽機(jī)為藍(lán)本制成了首臺(tái)燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)。
這種燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)便是后來二沖程汽油機(jī)的原型,當(dāng)活塞從下止點(diǎn)向上止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí),導(dǎo)氣口和排氣口先后被關(guān)閉,燃料和空氣組成的混合燃?xì)庠跉飧醉敳勘粔嚎s,與此同時(shí),上行的活塞使底部曲軸箱容積增大,混合燃?xì)鈴倪M(jìn)氣口被吸入進(jìn)來。當(dāng)活塞行至上止點(diǎn)時(shí)電火花塞點(diǎn)燃混合燃?xì)馔苿?dòng)活塞下行,排氣口先被打開,燃燒完的廢氣得以釋放,接著打開導(dǎo)氣口,下行的活塞將混合燃?xì)鈴那S箱壓入頂部燃燒室,新一輪的循環(huán)開始。
這種二沖程內(nèi)燃機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,體積小巧,但燃?xì)膺M(jìn)入燃燒室過程中會(huì)有一部分從排氣管泄漏出去,且燃?xì)恻c(diǎn)燃后推動(dòng)活塞下行做功行程較短,總體來說燃料利用效率低,所以現(xiàn)代二沖程汽油機(jī)主要用于摩托車、鏈鋸以及模型等小型設(shè)備上。
介于這種局限性,德國(guó)工程師尼古拉斯奧托于1876年制成了“新奧托發(fā)動(dòng)機(jī)”即四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的原型,被稱為奧托循環(huán)。
其工作原理:首先進(jìn)氣閥打開吸入混合燃?xì)猓缓蠡钊谇S慣性作用力推動(dòng)下上行壓縮燃?xì)饣鸹ㄈc(diǎn)火爆燃推動(dòng)活塞下行做功,排氣閥打開活塞上行排除廢氣,如此循環(huán),四沖程內(nèi)燃機(jī)相比二沖程內(nèi)燃機(jī)燃料利用率更高。
柴油機(jī)發(fā)明者魯?shù)婪蚱D難的一生
與之前兩位創(chuàng)下成功基業(yè)的德國(guó)同胞不同,柴油機(jī)的發(fā)明者魯?shù)婪颉さ先麪杽t是命途多舛。
當(dāng)奧托發(fā)明四沖程內(nèi)燃機(jī)時(shí),石油產(chǎn)品并不普及,而且煤氣儲(chǔ)存攜帶極不方便,這使得迪塞爾想出用植物油解決燃料問題的辦法。但植物油的點(diǎn)火性能不佳,無法套用奧托內(nèi)燃機(jī)結(jié)構(gòu),于是迪塞爾決定另起爐灶,提高內(nèi)燃機(jī)壓縮比,利用壓縮產(chǎn)生的高溫高壓點(diǎn)燃油料,但壓縮產(chǎn)生的壓力可使溫度達(dá)到500-700°C,如此大的壓力使得其鋼結(jié)構(gòu)強(qiáng)度成了難題。
在一次實(shí)驗(yàn)中發(fā)生了意外,導(dǎo)致他創(chuàng)業(yè)失敗,財(cái)盡油枯的狄賽爾只好重新回到工廠打工。但他并沒有放棄,繼續(xù)利用業(yè)余時(shí)間完善自己的機(jī)器發(fā)明。隨著石油制品的普及,更為廉價(jià)的燃料——柴油被迪塞爾選中。
功夫不負(fù)有心人,1892年,第一臺(tái)實(shí)用柴油機(jī)誕生。隨后的幾年間,狄賽爾不斷努力完善其各方面的性能。盡管相比同級(jí)別汽油機(jī),柴油機(jī)擁有更大扭矩和更高的燃料利用率,但壓燃的工作原理使得其缸體比較厚重,整體相對(duì)汽油機(jī)要笨重很多,所以,在普通汽車級(jí)別噸位的載具上柴油機(jī)的競(jìng)爭(zhēng)遇到了失敗,到1913年狄賽爾已經(jīng)處于破產(chǎn)邊緣,在這年夏天他在乘坐英吉利海峽渡輪時(shí)墜海身亡。
柴油機(jī)真正的復(fù)興源于戰(zhàn)爭(zhēng)
柴油機(jī)的真正復(fù)興便是源于二戰(zhàn)時(shí)俄軍的T-34坦克。
其發(fā)動(dòng)機(jī)共有12個(gè)氣缸,分為兩列,成V字形,以60°夾角對(duì)稱排列。
由于四沖程的一個(gè)工作周期內(nèi)進(jìn)出氣閥只需各打開一次,而主軸此時(shí)已經(jīng)轉(zhuǎn)了兩圈,所以用齒數(shù)相差一半的大小兩齒輪將其轉(zhuǎn)速減半后便可等速傳遞給控制閥門的凸輪機(jī)構(gòu)了。12個(gè)氣缸將各自的工作周期以一定角度錯(cuò)開,保障發(fā)動(dòng)機(jī)整體為坦克提供源源不斷的澎湃動(dòng)力。
戰(zhàn)后,柴油機(jī)從軍用走向民用,為運(yùn)輸業(yè)和工業(yè)制造創(chuàng)造了無與倫比的價(jià)值。經(jīng)過多年的研究和新技術(shù)的應(yīng)用,現(xiàn)代柴油機(jī)的現(xiàn)狀與往日不可同喻,比如:
玉柴聯(lián)合動(dòng)力6K發(fā)動(dòng)機(jī)使用最新的
Top-DownCooling冷卻技術(shù)、
獨(dú)創(chuàng)性引入精確燃燒和電子控制技術(shù)、
發(fā)動(dòng)機(jī)逆向橫流冷卻技術(shù)、
高強(qiáng)度材料和高效發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)制動(dòng)技術(shù),
顏值與實(shí)力兼具!
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