大家可能听说过“一辆柴油大卡车的污染，相当于两百辆小汽车”的说法，

因为污染问题，很多人都把柴油机等同于“傻大笨粗冒黑烟”，但这不是柴油机的原罪，而是受制于我国落后的柴油机技术。其实，一台拥有先进科技的柴油机，不仅动力强劲，搭配高品质的柴油，能达到和普通汽油机相似的排放标准。

在性能方面甚至更有优势，既然柴油机的优点这么多，那为什么不把落后的柴油机技术提高呢？

可问题就来了，柴油机的核心技术可一直被外国牢牢掌握着，想要提高柴油机技术可不简单，很多小伙伴会疑惑了，柴油机相比汽油机优势在哪里？

柴油机的核心技术又难在哪儿？

中国制造想要化解锁喉之痛，又需要从哪里进行突破呢？

本期我们就一起探索柴油发动机的秘密

坦克、火车头、船舶甚至到农业机械，其实都离不开柴油机，因为柴油机有项巨大优势，那就是高压缩比，扭矩大并且省油。

什么是高压缩比？

就是使用相同热值的燃料，柴油机的热力学过程可以释放出更多的有用功，这使得柴油机的有效效率能比汽油机高出近10个百分点，这个数字可不是一块钱和一块一毛钱的区别。

乘以油耗和油价以及汽车的数量，等同的可是相当巨大的金额。

柴油机和汽油机还有一个相同之处，四冲程运转，什么叫四冲程？

就是每个工作循环都要经历进气、压缩、做工、排气四个冲程，首先车辆启动开始于进气冲程，通过开启进气门的活塞向下运动，空气就会被吸入气缸喷射燃油，紧接着开始压缩冲程，这时气门关闭，活塞向上运动压缩油气混合物。

接下来就是做功冲程，复合气体被点燃后，迫使活塞回到气缸下端。

最后是排气冲程，燃烧完的油气混合物通过排气阀排出气缸，虽然做工流程是一样的，但最大的区别就是点燃空气的方式和燃料，柴油机用的自然是柴油，它的粘度更大，燃点更低还不容易蒸发，加上柴油发动机气缸内的混合气体是压燃的，压力越高、温度就越高，所以柴油发动机根本不需要点火系统。

汽油发动机就恰恰相反，它使用的是点燃式燃料，需要在气缸内，靠电火花点燃，这就是为什么柴油发动机比汽油发动机压缩比高的原因。

其实到这里，很多朋友觉得柴油发动机的运行原理听起来并不难，既然和汽油发动机差不多，为什么柴油发动机的核心技术，还掌握在其他国家手中呢？

的确，基础的柴油发动机并不算难，可真的要将柴油发电进行推广，第一个要解决的问题就是污染。

根据环保部2017年发布的《中国机动车环境管理年报（2017）》柴油车排放的氮氧化物，接近汽车排放总量的七成，颗粒物超过九成，总量仅占我国机动车保有量5%的大卡车，制造了一半的机动车尾气污染。

为了改善污染问题，就必须提到一个系统，电控柴油高压共轨系统。

所谓的高压，是因为这个系统能使喷油系统压力，比传统柴油要高出3倍，压力越大，雾化就越好，燃烧也就更加充分，从而动力性也得到了提高，最终达到省油的目的。

而共轨就是柴油机的大脑，通过公共供油管同时给各个喷油嘴提供，同样质量，同样压力的燃油，可以让柴油发动机的运作更平顺，减少发动机的振动和油耗，还能让柴油可以混合得更加均匀，燃烧也更加充分。

因此不仅污染随之减少，动力性和经济性也得到了提高。

尽管高压共轨的结构简单，实用性强，但要利用高压共轨来解决柴油发动机高效燃烧、低传热、高可靠性、低摩擦损耗等一系列世界级难题，可就不简单了。

而这项技术多年来都被德国、美国、日本攥在手里，其中，德国的博世公司就占据了85%的市场份额。

那依赖进口可不可以？

答案是，不行

随着柴油机开始大量替代汽油机，柴油机的使用也从拖拉机延伸到装甲车、坦克等军事设备。可以说，从农业、工业到国防，柴油机行业的发展对中国而言意义重大。

如果没有自己的高压共轨系统，都采用造不如买的方式，一股脑地购买国外产品，在当前的国际形势下，毫不夸张地说，迟早会威胁到国防安全，加上日益严苛的排放标准，发展高压共轨系统成为了一条必经之路。

那中国怎么才能实现弯道超车呢？

这就要说回挖掘机、拖拉机这些非道路用车市场，因为利润没有汽车市场高，博世公司等外资品牌没有把重心放在这里，这无形之中就给了自主企业发展技术，占领市场的契机。

第一个要提到的便是1980年成立的无锡油泵油嘴研究所，我们简称为无油所，要开发这个系统摆在大家面前的有两个难题，一是控制系统，二是制造系统，后者就是全球性的制造难题。

全球制造业中，电控共轨系统在全行业中加工精度要求是最高的，比如电控共轨系统只有几对耦合件，但要承受2000多公斤的压力，还要灵活运动、不泄漏，并且间隙只有2-3微米，这在全球的机械加工里，都能算得上是高难度挑战。

为了研发技术，无油所的负责人还曾到博世公司工厂去参观学习，但博世公司展示的却是大量使用自动化设备的生产线，除了看到机器人在重复操作，其余的什么都看不明白，这样的展示说白了，不仅毫无参考价值，而且目的就是想让中国知难而退。

但无油所的技术人员没有用被吓到，反倒是开始培养专业的人才去精进技术。

2005年，这个只有200多人的小单位，成功开发了柴油机电控高压共轨塔燃油系统，并安装在卡车上顺利完成了1500公里的无障碍路试。

至此，中国成为了世界上第四个掌握这项技术的国家。

同时，中国企业还从其他技术方向寻找突破的路线，此时，电控直列泵就是一个机会，虽然电控直列泵的喷油压力低、响应慢，只能调喷油量，可以说是完全不能满足现代柴油机的要求。

但中国的工程师们却改进了直列泵的喷射机构，将燃油加压与调节功能解耦，使用高速电磁阀直接调节喷射，制造了电控组合直列泵，不仅压力提高到了180MPa以上，响应速度达到了毫秒级，还能对喷油时刻和次数都进行调节，可以说是世界上最先进的柴油直列泵。

经过十多年的发展，在非道路领域市场，高压共轨技术国产厂商，已经涌现出年销售10万套高压共轨系统的佼佼者，技术方面，国产共轨的喷油压力已经达到了国际一流水平。

2020年9月16日，中国装备制造业的领军企业潍柴集团，发布全球首款突破50％热效应柴油机，意味着中国的柴油机可以轻松满足国六排放标准，潍柴也跻身了世界一流柴油机制造商，也许柴油机达到世界顶尖技术还需要一段时间。

但从无到有，从弱到强，从技术壁垒到打破垄断，我们从落后跑到了前列，中国不断攻坚克难，展现的是最强劲的发展势头，柴油机核心技术的确不在中国手上，但中国会用创造来化解行业锁喉之痛。