柴油机核心技术长期被国外掌握，国产制造如何破局？
序言
说起柴油机，你或许看过这样的画面：
一群老男人在拖拉机上吹手套，启动冒黑烟的发动机，然后砰的一下气球炸了，脸上全是黑乎乎的柴油黑烟。
有些人可能就当段子看完就算了。
但是作为科技UP主的我，通过翻阅资料却发现，拖拉机使用的柴油机，它的核心技术却长期被国外掌握。
那么问题来了：
柴油机相比汽油机有啥优势？
柴油机的核心技术有哪些？
国产制造如何才能打破国外垄断？
柴油机
首先呢，小鲸想要说，不是所有的柴油机都是像拖拉机那种傻大笨粗冒黑烟。你比如说从坦克到火车头，从船舶到重载卡车，它们离不开的动力之源都是柴油机。
那为什么这些东西会用到柴油机？
这就要说到柴油机的好处就是高压缩比，这样扭矩更大更有劲并且还更省油。
柴油机相比汽油机，它们的共同之处都是四冲程运转。
啥叫四冲程？
就是每个工作循环都经历进气、压缩、做功、排气四个冲程。
具体来说是这样的：
首先车辆启动开始于进气冲程，通过开启的进气门活塞向下运动，把空气吸入气缸，同时喷射燃油。
跟着就是压缩冲程，这时气门关闭，活塞向上运动压缩油气混合物。然后就是做功冲程，这时混合气体被点燃迫使活塞回到气缸下端。
最后就是排气冲程，这时燃烧完的油气混合物被活塞通过排气阀门推出气缸。
柴油机汽油机区别
这两者的区别在于如何点燃空气和燃料。
柴油机用的燃料是柴油，它的粘度比汽油大，不易蒸发，燃点比汽油低。并且柴油发动机气缸中的混合气是压燃的，压力越高、温度就越高，也就是说柴油发动机无需点火系统。
而汽油机是点燃式的，燃料在汽缸内要靠电火花塞点燃。
所以柴油机比汽油机有更高的压缩比。
同时柴油机没有节气门阀体，也就是说当我们踩下油门，柴油机的喷油嘴会喷射更多的柴油，从而产生更多的动力。
而汽油机是有阀体的，也就是说当我们踩下油门，你开启的是节气门，它允许更多的空气进入引擎。更多的空气意味着喷油嘴能输送更多的燃油，更多的燃油意味着更大的动力。
柴油机核心技术
虽然柴机油有这么多的优点，但是有个最大的缺点就是污染问题，讲白了就是会冒黑烟。
但这并不是柴油机的问题，而更多要归咎于我国曾经落后的柴油机技术。
现在的柴油发动机，大多使用了电控柴油高压共轨系统。
可能大家一听这个名词觉得有点懵。
怎么理解这个系统呢？
小鲸来给大家举个形象的例子，如果说发动机相当于车辆的"心脏"，那么这个系统，就相当于柴油机的"心脏"和"大脑"。
毫不夸张的说，它是柴油机中加工难度最大，精度要求最高的系统。
我来具体跟大家聊聊。
高压共轨系统主要由电控单元、高压油泵、共轨管、电控喷油器以及各种传感器等组成。
它的工作原理是这样的：
通过柴油机驱动高压油泵，将燃油注入共轨并维持高压，再通过喷油器的高速电磁阀控制喷射，可以稳定的调节并保持供油压力，从而可以实现精确的高压喷射。
尤其是里面的高压和共轨两个名词。
之所以采用高压，是因为该系统能使喷油系统压力比传统柴油机要高出3倍。最高能达到200MPa，而传统柴油机喷油压力在60-70 MPa，这样做的好处就是压力大雾化好燃烧充分，从而提高了动力性，最终达到省油的目的。
那共轨又有什么作用呢？
共轨是通过公共供油管同时供给各个喷油嘴，喷油量经过ECU精确的计算，ECU也就是汽车的电子控制器单元，你可以理解为就是汽车的大脑。
然后同时向各个喷油嘴提供同样质量、同样压力的燃油，使发动机运转更加平顺，从而优化柴油机综合性能，减少柴油机的震动、油耗和降低排放，改变了柴油机在人们心目中"噪音大、冒黑烟"的形象。
国产打破国外垄断
而在国内的电控柴油机高压共轨系统市场，德国、美国和日本等企业占据了绝大份额，比如德国博世公司、德国大陆公司、美国德尔福公司、日本电装公司等等。
他们在很长时间都是近乎垄断性的存在，尤其是德国博世，曾经占领国内市场份额高达85%。
那国内有没有企业在做这个？
目前咱们做到了什么程度？
这就要说到咱们无锡油泵油嘴研究所，后面我简称为无油所。
无油所成立于1980年，是原机械工业部直属的行业唯一的归口研究所。
在2005年，这个只有200多人的小单位，开发成功柴油机电控高压共轨燃油系统，并安装在卡车上顺利完成了1500公里的无故障路试。
使中国成为世界上继美国、德国和日本之后第四个掌握该技术的国家。
这个系统开发有多难？
难度可以说体现在方方面面，难度最大的有两个地方，一是控制系统，二是制造技术。尤其是后者，全球制造业中电控共轨系统加工精度要求最高，没有任何一个行业能超越它。
就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。
这是什么概念呢？
相当于两个杯子都是圆的，直径公差要小于100纳米，要做到完全一致性，这在机械加工里绝对是很高的挑战。
说个有趣的插曲吧，行业龙头德国博世公司曾主动邀请无油所去参观它们的工厂。当时博世公司的生产线大量使用自动化设备，连完成一个简单动作的工作程序都使用机器人，说白了就是想让他们知难而退。
但是无油所的负责人，并没有被满目的自动化设备所吓倒，而是觉得这个技术咱们肯定要研发出来，于是回到所里就开始不断地攻克难题。
一方面邀请一些国内外专家担任工艺方面的顾问，提出工艺方面的不足之处，另一方面自己培养相关人才，进行工艺开发，同时通过进口设备并自己攻关生产适合咱们需求的产品。
就这样一步一个脚印，最后终于研发成功柴油机电控高压共轨系统。
感悟
也许有人会说了，我又不买柴油车，好像对我也没啥影响嘛！
其实不是这样的。
过去咱们坐柴油车，感觉像坐在拖拉机上，震动噪声大，很难替代汽油轿车，但是现在安装高压共轨系统后，震动噪声降下来，几乎跟汽油机一样.
柴油机就开始大量替代汽油机，加之柴油机可靠性、动力性、经济性都不错，在欧洲柴油机占比最高时超过50%。
再比如装甲车、坦克、军车、军舰等军事装备，只要用到柴油发动机，就要用到高压共轨系统。
如果没有自己的高压共轨系统，都采用造不如买的方式，一股脑的购买国外产品，毫不夸张的说，这样会威胁到国防安全。
可以说柴油机行业的发展，对中国工业、农业、交通运输和国防建设，以及人民生活都有十分重大的影响。
当然了，除了上面说到的无油所单位以外，国内还有其他企业也在做这个事情。
虽然咱们还没有真正掌握高压共轨系统最顶尖、最核心的技术，但是小鲸觉得呢，通过国内这么多企业的不断攻关，不仅推动了我国汽车及零部件行业自主研发的进步，同时也为发动机行业的技术进步做出了重大贡献。
小鲸相信在不久的将来，咱们一定会摘得这枚柴油机届里面最顶端的明珠！
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