【图】已非昔日阿蒙！21世纪柴油发动机详解

2009年12月04日 01:00  来源：汽车探索

柴油发动机——可以说是进入21世纪以来，全球汽车市场最热门的话题之一。并且随着油价的不断攀升，柴油发动机省油的特性，令其在市场上倍受关注。

柴油发动机，在国内市场，并不为普通民众所熟悉。柴油发动机由于排放不清洁而受到法规的限制，因此在国内某些大城市，如首都北京禁止小型柴油轿车上牌，其他很多地方也只能见到使用柴油发动机的卡车和大客车等。

然而在我国对柴油小车采取限制的同时，柴油发动机省油、低转速扭矩输出大的特性，一直为国际车厂所喜欢，也成为都市生活最合适的动力系统选择。在经过数十年的研发之后，国际车厂已开发出各方面均不逊于汽油发动机的产品，使其不论在性能、排放等方面，均与汽油发动机平分秋色。

而在柴油炼制成本较低的情形之下，柴油发动机更是受到先进国家消费者的喜爱，甚至连高价位的豪华车，亦纷纷搭载柴油发动机，其表现之优异可见一斑。

随着时代的进步，技术的发展，也是实际的需要所致，限制柴油汽车的相关法规，也正在逐渐修改完善，令柴油车可以在汽车市场中施以长计。究竟柴油发动机与汽油发动机之间有什么不同呢？

内燃机的崛起

在机械工程学的定义中，凡利用热能而产生动力的机械，统称为热机(Heat Engine)。而热机又分为内燃机与外燃机两大类，燃料在热机内部燃烧产生热能，再将热能转变为机械动力者，皆称为内燃机，如汽油发动机、柴油发动机、燃气涡轮发动机等。而燃料在热机外燃烧者称为外燃机，如蒸气机。

在一般常见的发动机中，又分为利用点火器(如火花塞)点火的火花点火(SI)发动机，及利用高压高温空气使燃料燃烧的压缩点火(CI)发动机。汽油发动机属于火花点火发动机，柴油发动机则属压缩点火发动机。

十八世纪末期，瓦特(James Watt)发明了蒸气机促使了英国第一次的工业革命，也改变了人类的生活方式，使人们由自身劳力或畜力转而利用机械动力。一百年后(1876年)，德国人奥图(Nikolaus Otto)发明了第一具四冲程内燃发动机，随后(1887年)，戴姆勒(Daimler)将四冲程发动机成功应用于汽车上。公元1892年，德国工程师狄赛尔(Rudolf Diesel)发明了燃烧效率较高的非火花点火发动机，并取得专利，这是内燃机发展的一个新里程碑。

柴油发动机的发展

在奥图发明了第一台四冲程内燃发动机后，当时许多工程师都致力于内燃机的发展，但是多以火花点火发动机为发展方向，如梅赛德斯-奔驰的创办人戴姆勒，正是将汽油发动机应用于车辆的始祖。但由于当时点火装置技术并不成熟，狄赛尔便以空气压缩使温度升高的理论，朝向压缩点火方向发展内燃机技术。也就是先将气缸内的空气压缩至高温，再将燃料注入燃烧室，燃料因高温高压而自燃，产生发动机所需动力

柴油发动机之父——狄赛尔(Rudolf Diesel)另辟蹊径，在奥图循环发动机之外，开创了柴油发动机的新世界!

由于要将空气加热至燃料的燃点温度，需要极大的压力，当时的燃油——汽油在如此高温高压下，会产生猛烈的爆震，所以狄赛尔必须发展不同的燃油，他甚至曾经尝试使用植物油，而最后选定了当时最不受重视的柴油。柴油因不易点燃不能作为火花点火发动机燃料，并且柴油点燃后会产生黑烟，也不能像煤油般作为照明燃料，所以在那时不受重视。但是柴油稳定不易爆震的特性，正好可作为压缩点火发动机使用。

经过将近二十年的研发，第一具压缩点火发动机于1892年问世，同年，狄赛尔也取得此项技术专利。由于狄赛尔的柴油发动机在发展初期技术尚未成熟，尽管它有不错的热效率及省油特性，在当时却很难与技术已经成熟的汽油发动机竞争。然而狄赛尔却仍将它推入市场中，导致他销售的20台柴油发动机一一招致退货，并且在往后一段时间，人们都无法接受柴油发动机。而失意的狄赛尔也于1913年10月29日投海自尽。

柴油发动机在沉寂了一段时间后，美国Cummins公司在1924年时，将供油喷射泵应用于柴油发动机上，解决了当时狄赛尔以高压空气供油方式的不稳定运转，并首度将柴油发动机装于卡车上，奠定了车辆使用柴油发动机的基础。1936年，柴油发动机也搭载于梅赛德斯-奔驰260D，这也是柴油发动机首次应用于轿车。

替代能源前合适的过渡方案

柴油发动机由于动力大而且省油，但早期因噪音及黑烟的排放，所以多为大型车辆及工程机械所使用。而柴油发动机正因扭矩大而省油的特性，也让欧洲许多车厂致力改进以适用于小型车辆上。在共轨直喷与可精确供油的压电式喷嘴技术成熟后，柴油发动机更适合小行车使用。在寻求替代能源的现今，柴油发动机虽不是终极的方案，但是柴油发动机的省油特性，可作为十分合适的过渡方案。