從蒸汽機(jī)到內(nèi)燃機(jī)，多位工程師和科學(xué)家在斷的探索和創(chuàng)新：

從蒸汽機(jī)到現(xiàn)代發(fā)動(dòng)機(jī)，人類走過了很長的路

　　想到燃料與空氣混合，燃燒直接推動(dòng)活塞作功，而不是像蒸汽機(jī)那樣燃燒加熱水，用水蒸汽推動(dòng)活塞作功；

　　利用煤氣作燃料，模仿蒸汽機(jī)結(jié)構(gòu)制成煤氣機(jī)；

　　想到把煤氣在點(diǎn)燃前進(jìn)行壓縮，再點(diǎn)燃后，燃燒膨脹作功，可以提高熱效率，奠定了現(xiàn)代內(nèi)燃機(jī)理論；

　　終于在1876年，德國發(fā)明家奧托在前人理論和實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，創(chuàng)制成功第一臺(tái)現(xiàn)代意義的內(nèi)燃機(jī)；以煤氣為燃料，內(nèi)燃機(jī)工作時(shí)完成進(jìn)氣、壓縮、作功和排氣這四個(gè)過程，我們將這一循環(huán)稱為奧托循環(huán)。

奧托循環(huán)：進(jìn)氣、壓縮、作功和排氣

　　石油的開發(fā)，比煤氣易于運(yùn)輸攜帶的汽油和柴油引起了人們的注意；

　　1883年，德國的戴姆勒創(chuàng)制成功第一臺(tái)立式汽油機(jī)，現(xiàn)代汽車工業(yè)的大幕拉開；在進(jìn)氣沖程，提前混合的汽油和空氣的混合氣被吸入氣缸；之后，活塞上移將混合氣壓縮，壓力和溫度升高，這就是壓縮沖程；利用高壓點(diǎn)火，點(diǎn)燃已被壓縮的混合氣，混合氣迅速的燃燒膨脹，推動(dòng)活塞作功；最后活塞上行將燃燒后的氣體提出。

　　前面提到，現(xiàn)代內(nèi)燃機(jī)理論的基礎(chǔ)是壓縮；在發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)里，有一個(gè)重要的參數(shù)，就是壓縮比。

壓縮比可以理解為混合氣在壓縮前的體積和壓縮比后的體積之比

　　拋開壓縮比的精確定義，它是兩個(gè)體積的比值：混合氣在壓縮前的體積和壓縮比后的體積之比。想一想，壓縮前體積大，壓縮后體積小，這個(gè)比例越大，也就是壓縮比越大，說明混合氣壓縮的程度越大，自然在下一輪的燃燒膨脹時(shí)“性能”越高。今天我們不斷的努力，汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比可達(dá)10－12，馬自達(dá)搞的“創(chuàng)馳藍(lán)天”技術(shù)，進(jìn)一步提高壓縮比來壓榨動(dòng)力。

　　高壓縮比帶來高溫、高壓和高效率，但是也會(huì)帶來一個(gè)問題：爆燃；（關(guān)于爆燃以后專門發(fā)文討論），說白了就是因?yàn)楦邷?，在火花塞點(diǎn)火前、或點(diǎn)火中，因?yàn)楦邷爻霈F(xiàn)其它著火點(diǎn)，都向前燃燒，形成沖擊波。燃燒過程變得惡化，而爆燃導(dǎo)致爆震。

左正常燃燒，右爆燃

　　怎么辦，今天我們有很多技術(shù)控制，前人還沒有這么多理念，即使用，技術(shù)上也實(shí)現(xiàn)不了！好，我們以熱烈的掌聲歡迎狄塞爾先生和他的柴油機(jī)出場！

　　1892年，德國工程師狄塞爾（Diesel）受面粉廠粉塵爆炸的啟發(fā)，設(shè)想將吸入氣缸的空氣高度壓縮，使其溫度超過燃料的自燃溫度，再用高壓空氣將燃料吹入氣缸，使之著火燃燒。他首創(chuàng)的壓縮點(diǎn)火式內(nèi)燃機(jī)(柴油機(jī))于1897年研制成功，為內(nèi)燃機(jī)的發(fā)展開拓了新途徑。

柴油機(jī)的壓縮比是汽油機(jī)的一倍

　　柴油機(jī)工作時(shí)在進(jìn)氣時(shí)吸入純空氣，采用高壓縮比，在壓縮結(jié)束時(shí)壓力和溫度遠(yuǎn)高于汽油機(jī)，在合適的時(shí)機(jī)噴入高壓柴油，霧化形成混合氣，并且由于溫度已達(dá)柴油的燃點(diǎn)，柴油自行著火，因?yàn)椴裼蜋C(jī)依靠高壓導(dǎo)致高溫自行著火，所以也稱為壓燃式。

　　因?yàn)椴裼蜋C(jī)的高壓縮比，柴油機(jī)的扭矩大－”有勁“！高壓縮比提高了熱效率，加之柴油的能量密度比汽油機(jī)高，所以燃油消耗平均比汽油機(jī)汽車低30%左右，所以燃油經(jīng)濟(jì)性較好；廣柴油機(jī)廣泛的應(yīng)用于現(xiàn)在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，商業(yè)運(yùn)輸?shù)雀餍袠I(yè)。

柴油機(jī)能量密度比汽油機(jī)高

　　但是，在一百多年前，狄塞爾先生面臨的問題大嚴(yán)峻的多：

　　采用什么燃料？不是柴油嗎？對，如果柴油機(jī)噴汽油，如此高壓高溫得壓爆了！試用植物油。這一試，也為我們后人指明了方向，我們可以生產(chǎn)生物柴油，高明吧！

　　高壓縮比、高壓、高溫、也意味高振動(dòng)，高強(qiáng)度。要求發(fā)動(dòng)機(jī)的部件強(qiáng)化。一次實(shí)驗(yàn)中，汽缸上的零件象炮彈碎片一樣四處飛散，差點(diǎn)兒造成人員傷亡。

　　柴油機(jī)最難的技術(shù)是如何控制噴油：因?yàn)椴裼蜋C(jī)是噴油即著火、邊噴油、邊燃燒，混合氣形成時(shí)間短，所以對噴油的時(shí)間（相當(dāng)?shù)木_）、噴油的壓力（一定要高，一定要高?。﹪娪蛧娪土坑邢喈?dāng)嚴(yán)格的要求，在一百年后，我們的柴油機(jī)還在冒黑煙，別說一百年前了！

　　狄塞爾先生克服千辛萬苦，試制成功，因?yàn)榭吹狡蜋C(jī)裝配的汽車成功，急于裝配汽車，因?yàn)楣ぷ鞔直?、故障高而最終破產(chǎn)，而狄塞爾過早的結(jié)束了自己的生命。為了紀(jì)念這位發(fā)明家，柴油就是用他的姓Diesel來表示，而柴油發(fā)動(dòng)機(jī)也稱為狄塞爾發(fā)動(dòng)機(jī)（Diesel engine）。

傳統(tǒng)的柴油機(jī)直列泵供油系統(tǒng)

　　而后來博世公司柴油機(jī)噴油泵、噴油嘴系統(tǒng)的發(fā)明應(yīng)用，基本滿足了柴油機(jī)對噴油時(shí)間、噴油壓力和噴油量的精確控制，使得柴油機(jī)得以大規(guī)模應(yīng)用。

　　故事到這還沒完，之后一百年，當(dāng)你縱觀汽油機(jī)和柴油機(jī)的供油技術(shù)，你會(huì)發(fā)出他們在相互學(xué)習(xí)，相互融合！

先看第一代汽油機(jī)和柴油機(jī)如何供油：

化油器實(shí)物－現(xiàn)已淘汰

化油器基本原理－虹吸原理

汽油機(jī)采用化油器供油－虹吸原理，利用高速氣流吸出汽油并迅速的吹散霧化；

柴油機(jī)采用直列泵系統(tǒng)－包括噴油泵、噴油器、調(diào)速器等部件；

傳統(tǒng)的柴油機(jī)直列泵供油系統(tǒng)

柴油機(jī)直例泵

　　直列泵是多個(gè)柱塞泵（數(shù)量與發(fā)動(dòng)缸數(shù)相同）的組合，柱塞由凸輪驅(qū)動(dòng)，上移時(shí)建立油壓，頂開噴油器，向燃燒室噴射柴油；其間有機(jī)械裝置調(diào)節(jié)噴油量、噴油時(shí)間和噴油壓力。今天，很多農(nóng)業(yè)機(jī)械柴油機(jī)還在采用這種直列泵系統(tǒng)。

先看汽油機(jī)學(xué)習(xí)柴油機(jī)：我也用噴油器噴油吧！

這個(gè)車可能看不見了，面對他的供油系統(tǒng)，神來也沒法－機(jī)械噴射！

　　汽油機(jī)看著柴油機(jī)用噴油器噴油，咱也搞個(gè)噴油器吧，與柴油機(jī)噴油器向燃燒室噴油不同，汽油機(jī)噴油器只能向進(jìn)氣歧管噴油，以保證吸入氣缸的是已混合好的可燃?xì)?。問題是如何調(diào)節(jié)噴油量呢？搞出了一個(gè)稱為燃油分配器的部件，也有柱塞，用一下檔板來在進(jìn)氣道，進(jìn)氣氣流推動(dòng)檔板產(chǎn)生位移，位移量反映了進(jìn)氣量，檔板通過杠桿調(diào)節(jié)柱塞位置，調(diào)節(jié)供油量。

早期的機(jī)械噴射裝置圖

　　這種機(jī)械噴射稱為K型噴射，后來加入了電子控制，但是電子控制只能通過修正油壓來調(diào)節(jié)噴油，本質(zhì)上還是機(jī)械噴油器。20世紀(jì)60、70年代，奔馳、寶馬、奧迪采用，后期出現(xiàn)故障，真不如化油器好用：不會(huì)修，修不了，沒配件，有配件還很貴。

電子控制燃油噴射系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了真正的電噴

　　汽油機(jī)采用噴油器真正偉大的創(chuàng)新是采用電磁噴油器代替機(jī)械噴油器，噴油器是一個(gè)電磁閥，由電腦控制，通過控制噴油器通電打開時(shí)間可以精確控制噴油量，精確的到毫秒。這樣可以利用各種傳感器檢測發(fā)動(dòng)機(jī)的參數(shù)，實(shí)現(xiàn)精確自由的噴油控制，如低溫時(shí)，電腦可以適當(dāng)增加噴油，以適應(yīng)低溫工作需要，減油門時(shí)，可以適當(dāng)減小噴油，以提高經(jīng)濟(jì)性。

　　更重要的是，電腦的控制功能在不斷的擴(kuò)展，如點(diǎn)火、怠速都可以控制，你會(huì)發(fā)出車好著了，好開了。同時(shí)，汽油機(jī)電噴的設(shè)計(jì)也在影響著柴油機(jī)的噴油。

先看柴油機(jī)學(xué)習(xí)汽油機(jī)：我們也加進(jìn)電控制吧！

　　柴油機(jī)的噴油控制也開始引入電子控制，也在一代代進(jìn)化：

柴油機(jī)噴油技術(shù)發(fā)展

　　從直列泵到分配泵；

　　單體泵；

　　泵噴嘴一體；

　　一步一步的！

分配泵

單體泵系統(tǒng)

單體泵系統(tǒng)

泵噴嘴一體

泵噴嘴一體

　　分配泵、單體泵、泵噴嘴一體，你會(huì)發(fā)現(xiàn)，它們對電控制的引入，只是對噴油壓力等調(diào)節(jié)，基礎(chǔ)還是機(jī)械噴油器，這制約了柴油機(jī)噴油技術(shù)的發(fā)展。

　　直到，柴油機(jī)想到，我為什么不像汽油機(jī)一樣，采用電磁噴油器呢？讓電腦直接控制噴油器工作！好，一個(gè)偉大的噴油系統(tǒng)產(chǎn)生：高壓共軌！此時(shí)你會(huì)發(fā)現(xiàn)，柴油機(jī)的噴油已經(jīng)和汽油機(jī)噴油很相同了，只是汽油機(jī)噴入進(jìn)氣歧管、柴油機(jī)噴入燃燒室，柴油機(jī)的噴油壓力更高。

柴油機(jī)高壓共軌也在不斷進(jìn)化

柴油機(jī)高壓共軌

柴油機(jī)高壓共軌原理圖

　　正是柴油機(jī)高壓共軌的出現(xiàn)，使的柴油機(jī)噴油、排放控制技術(shù)達(dá)到了人類的終級理想：人類通過編程控制噴油器按人類的需要工作。如此，柴油機(jī)從商用車進(jìn)入乘用車，轎車、SUV；今天在歐洲，我們眼里的BBA豪車都有柴油機(jī)版本。柴油機(jī)已占到近半的乘用車。

　　柴油機(jī)第一次高呼：我打敗了汽油機(jī)，商用車是我的天下，乘用車也有我的半壁江山！

汽油機(jī)一看：我也要進(jìn)步，學(xué)習(xí)柴油機(jī)，直接向燃燒室噴油！

今天很多汽車采用燃燒室噴油，即缸內(nèi)直噴

　　缸內(nèi)直噴就此產(chǎn)生，有很多優(yōu)勢，什么分層燃燒啦，因?yàn)楦吣?，?huì)專題討論！

缸內(nèi)直噴需要噴油壓力高，需要一個(gè)高壓油泵

大眾TSI發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)直噴系統(tǒng)

　　至此，柴油機(jī)和汽油機(jī)供油系統(tǒng)幾乎相同了！融合了！這還不夠，因?yàn)槠蜋C(jī)是點(diǎn)燃式，柴油機(jī)是壓燃式，繼續(xù)融合！馬自達(dá)戰(zhàn)出來了！

馬自達(dá)對汽油機(jī)和柴油機(jī)的進(jìn)一步融合：壓燃汽油機(jī)（HCCI）

壓燃汽油機(jī)優(yōu)點(diǎn)－你好像全占了！

　　馬自達(dá)全新SKYACTIV-X汽油機(jī)不但經(jīng)濟(jì)性更佳，也延續(xù)了此前馬自達(dá)在動(dòng)力響應(yīng)（乃至匹配）方面的一貫調(diào)性，而且還不走尋常路地使用機(jī)械增壓器，這讓我們對于新動(dòng)力頗為期待，新一代昂科塞拉有望不久之后國產(chǎn)，SKYACTIV-X還會(huì)遠(yuǎn)么？

　　另外，每一項(xiàng)新技術(shù)背后也有一定風(fēng)險(xiǎn)，馬自達(dá)能不能避免走轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)最后進(jìn)入死胡同的老路，也是值得關(guān)注的，畢竟我們還是希望能有更多像馬自達(dá)這樣不走尋常技術(shù)路線的來推動(dòng)汽車技術(shù)的多元化。

　　最后兩段話我只能引用其網(wǎng)文了！

　　我們能做什么：拭目以待！

　　最后我想說：車之道，亦人之道！