大家瞧不起的柴油机,正上演着一出中国企业逆袭西方垄断的爽剧。
早期的柴油机有多拉胯?
两个大男孩在拖拉机上吹手套,柴油机冒出了滚滚黑烟,然后砰的一声,手套就炸了,脸上全是黑烟。
是的,没错,傻大笨粗冒黑烟,成了人们对柴油机的第一印象。
不过,后来由于中国的逆袭突破,这种情况便不复存在。
1897年,德国工程师鲁道夫· 狄塞尔,经过无数次失败后,终于制造出世界第一台柴油机。
虽然功率只有14千瓦,但它的诞生却是内燃机史上的重大飞跃。
不仅把蒸汽机甩了几条街,还把已经问世的奥拓汽油机按在地上摩擦。
第一次世界大战时,鲁道夫的柴油机,更是成为各国潜艇的主要动力。
从原理上看,主流的柴油机跟汽油机都属于四冲程运转,也就是进气、压缩、做功和排气,但两者有着本质区别。
首先,柴油的能量密度高于汽油,在单位体积下爆发出来的能量也更大。
再加上,柴油的燃点低于汽油,这导致两者的燃烧方式并不一样。
汽油是点燃,也就是燃料在汽缸内依靠电火花塞点燃。
但柴油就不一样,它是压燃的。
不需要火花塞,通过高压带来的高温直接点燃柴油。
压力越大,温度就越高,燃烧也就越高效。
就拿单缸拖拉机来说,别看排量只有0.8升,却能爆发出不可思议的力量。
别的车冒黑烟是极限,而它却是刚刚开始发力。
既能拉犁耕地,还可以换斗拉货,几乎无所不能,只要装得下,啥都能拉得走。
然而,由于国内柴油机技术不过关,导致柴油燃烧不充分,因此常常见到它突突突的冒黑烟。
而反观国外的柴油机,却没有这个问题。
这背后,是因为他们用到了“电控柴油高压共轨系统”。
这是一种在高压油泵、压力传感器和电控单元(ECU)组成的闭环系统中,将喷射压力的产生和喷射过程,彼此完全分开的供油方式。
传统机械泵供油,需要先将柴油送到机械泵,然后经柱塞压缩后,到达喷油嘴,最后雾化进入气缸。
在这个过程中,喷油压力直接依赖于柱塞泵的瞬时压缩能力。
如果进入喷油嘴的压力低了,就容易导致燃烧不充分,自然会冒出黑烟。
但高压共轨系统就不一样了。
它先将柴油注入到共轨管,并维持一个高压状态,在ECU的精确调控下,通过喷油器的高速电磁阀控制喷射,实现毫秒级响应。
这样一来,柴油便能燃烧得更充分。
做个形象的比喻,高压共轨系统就相当于柴油机的“心脏”和“大脑”。
虽然听起来很容易,但想要实现起来却非常困难。
首先,如何控制每个喷油器,都能从共轨管中获取同样质量、同样压力的燃油。
这背后,需要极其精密的液压设计和闭环控制算法。
其次,如何将这套复杂组件制造出来是一个大难题。
极高的油压对各部件的密封和控制,都提出了很高要求。
比如,电控共轨系统有几对耦合件,要承受2000多公斤压力,还要灵活运动,不泄漏,并且间隙只有2-3微米,比头发丝还要细。
此外,活塞需具备高强度和高耐磨性,连杆需要具有高韧性和耐疲劳性,气缸体需要具备高抗热变形能力。
如果共轨系统某个环节出问题了,便牵一发而动全身。
由于国外在该领域发展的早,早就筑起了庞大的技术壁垒,因此占据了全球柴油机市场的大部分份额。
你要是没专利、没核心算法,连配件都造不出来。
尤其是德国博世,曾经占据中国市场85%的份额。
据统计,2000年,中国柴油机市场中进口品牌占比高达70%,国产柴油机仅占30%,且多集中在低端市场。
但对于中国人来说,最不缺的就是打破垄断的那股狠劲。
2005年,无锡油泵油嘴研究所传来一则振奋人心的好消息。
他们经过长时间的技术攻坚,成功研制出具有自主知识产权的柴油机高压共轨喷油系统,并顺利完成了1500公里的无故障路试。
这一突破不仅意味着中国柴油机行业的崛起,也标志着中国在关键核心技术上的逐步突破。
更让中国成为继美国、德国和日本之后,第四个掌握该技术的国家。
在解决完污染问题后,中国又将困扰全球柴油机产业的技术难题 — 热效率,提升到了行业领先的53%。
这标志着中国柴油机,从“追赶者”跃升为无可争议的“领跑者”。
热效率越高,意味着燃油的利用率越高,单位能耗产生的动力更强,同时排放的二氧化碳和污染物也更少。
据估算,相关技术若全面推广,每年可为中国节约燃油近2000万吨,减少碳排放超6000万吨。
曾经,我国使用的是德国技术,每生产一台就得支付高昂的许可证费用。
这不仅增加了企业负担,也让中国在技术谈判中处于弱势地位。
更可恶的是,在2009年的时候,德国为了限制我们的发展,竟然单方面终止了许可证的使用,导致我国企业一时之间陷入了两难境地。
但现在,国产高压共轨系统的问世,让中国摆脱了对德国技术的依赖。
自2014年以来,包括潍柴、玉柴、锡柴在内的国内几家大的柴油发动机厂家,开始尝试使用国产共轨系统。
随着技术的不断迭代和性能的持续提升,国产柴油机在稳定性、耐用性和环保性能上逐渐赶超国际品牌,赢得了市场的广泛认可和消费者的信赖。
中国汽车工业协会的数据显示,2017年,国内22家柴油机企业销售车用柴油机357.52万台,同比增长23.98%。
到了2023年,我国车用柴油机销量已突破400万台大关,国产品牌占据绝对主导地位。
不仅如此,许多国产柴油机凭借优异的性能和极高的性价比,开始走出国门,成功打入东南亚、中东、非洲等国际市场,甚至在欧美市场也崭露头角。
这一成绩,充分证明了中国柴油机技术的成熟与竞争力。
有些人可能不明白,为啥我们一定要拿下柴油机技术?
因为它不仅是单一的技术突破,更是一场关乎国家安全的保卫战。
在军事领域,柴油机可是坦克、军舰等军用设备的\"动力心脏\"。
过去,我国主战坦克的柴油机依赖进口。
不仅价格昂贵,维修时还要看国外技术人员的脸色。
而现在,这样的情景一去不复返。
以我国现役的99A主战坦克为例。
这台重达58吨的钢铁巨兽能在高原、沙漠、雨林等复杂地形中实现70公里/小时的冲刺速度,能连续行驶500公里不加油,能攀爬30度陡坡并跨越2.7米宽的壕沟。
这些震撼的性能指标背后,就是国产柴油机提供的澎湃动力。
毫不夸张的说,如果不能将核心技术掌握在自己手中,国防安全将面临重大隐患。
正是怀着这种强烈的忧患意识和使命担当,中国柴油机技术走上了艰苦卓绝的逆袭之路。
从昔日“黑烟滚滚”的嘲讽,到今日“绿色心脏”的荣耀,这是一部浓缩了中国工业自力更生、创新突围的壮阔史诗。
它用铁一般的事实证明:真正的核心技术,是买不来的、求不来的,更是讨不来的。
技术无声,但它说的话,比谁都有分量。
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