柴油机发展的三个里程碑包括鲁道夫·狄塞尔发明压燃式柴油机、废气涡轮增压技术的应用以及博世高压喷油泵的突破,这三项技术革新分别奠定了柴油机的基本原理、提升了动力效率并推动其走向实用化。
压燃式柴油机的发明
狄塞尔循环的提出:1892年,德国工程师鲁道夫·狄塞尔提出定压加热循环原理(即狄塞尔循环),并于1897年与MAN公司合作成功制造第一台压燃式柴油机。这台单缸发动机功率仅14瓦,但热效率达26%,远超同期蒸汽机和汽油机。
技术意义:该发明解决了传统内燃机效率低的问题,采用压缩空气引燃燃料的方式,为现代柴油机奠定了基础。狄塞尔因此被称为“柴油机之父”,柴油(Diesel)一词也源于其姓氏。
废气涡轮增压技术的应用
技术起源:1905年,瑞士工程师艾尔弗雷德·比希获得涡轮增压专利,1911年首次在单缸柴油机试验成功。1925年,MAN公司将涡轮增压技术应用于船用柴油机,显著提升了功率和效率。
技术意义:涡轮增压通过回收废气能量提高进气压力,解决了高海拔和负荷条件下动力不足的问题,使柴油机在船舶、航空及车辆领域得到广泛应用。
高压喷油泵的突破
博世喷油泵的诞生:1927年,博世公司推出高压机械喷油泵,解决了早期空气喷射系统效率低、依赖高压气站的问题。其精确控制喷油量和高压雾化能力,使柴油机体积缩小、性能提升,直接推动了车用柴油机的普及。
技术对比:
早期空气喷射:需高压空气压缩,能耗高且系统复杂(消耗15%功率)。
博世机械喷射:喷油压力可达数百bar,结构紧凑,可靠性显著提高。