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四循环柴油发动机工作方式如下:活塞第一次抽吸时,发动机仅吸入空气,活塞第二次推出时,将空气压缩,使其产生每平方英寸500磅的压力,温度达到约1000华氏度。
在压缩临近结束的时候,柴油会在极高的压力下喷射到燃烧室,高温空气引燃柴油。
活塞的第三、第四次运动就是做功和排气过程—和汽油机一样。
但是,柴油机既不需要汽化器,也不需要电子点火装置,因此,和汽油机相比,它相对简单得多。
就像这段描述所暗示的那样,柴油机直接将燃油转变成能量来源。
从这一点来看,它和蒸汽机不一样,后者的燃料被用来产生蒸汽;它和汽油机也有所不同,后者在点火之前必须将燃料汽化。
和柴油机相比,这两种机器都会损失效率—实际上,柴油机是日常使用中热效率最高的热机。
现代柴油机使用精炼过的石油燃料,但是过去也曾使用过其他燃油。
鲁道夫本人坚持使用炭粉,但是他的助手开始的时候曾劝他使用石油以避免擦伤。
后来一些实验项目还遵循鲁道夫的路线使用过炭粉,并还尝试过其他燃料。
但是,最后石油成为了柴油机的标准燃料。
尽管效率很高,多年来柴油机的实际用途仍然非常有限。
除了少量例外之外,柴油机通常都个头庞大,非常沉重,而且运行缓慢,因此它们的最大应用领域就在电站、泵、船舶等领域。
平均下来每马力的柴油机重200~300磅,而这正是问题的核心—必须制造一种功率强大的高速柴油发动机,而且个头还要相对较小。
前面已经提到,柴油机的原理并没有什么创新。
我还应该加上一句,即通用汽车所发明的柴油机并没有应用某些非公开的原理。
当时所欠缺的,仅仅是在处理实用性问题上的想象力、主动性和才智。
在本世纪的第二个十年中,欧洲人已经在这一方面取得了一定的进展。
到1920年,他们已经将一些柴油机车投入了运行。
到了1933年,一些美国柴油机制造商已经成功制造出了一些柴油机车,并用于调车服务。
由于重量对于调车机车而言是一种优势,而且它们展现出了比蒸汽机车更高的经济性,因此它们取得了一定的成功。
但是,制造适合美国主干线上客运、货运的柴油机车的尝试一直都没有成功,因为对于这两种情况,重量、功率和大小都非常重要。
将柴油发动机各项指标合理化,降低重量与马力的比值,就成为了我们工程师的首要考虑因素。
在通用汽车这种大型组织里,通常很难将功劳或过失归到某个人的头上。
但是,在柴油机这件事上,查尔斯·凯特灵几乎就代表了整个故事。
我们现在研究实验室的前身—通用汽车研究公司,早在1921年就在凯特灵先生的紧密领导下试制柴油机了。
在凯特灵先生于1928年4月购买了一艘游艇之后,这种发动机就吸引了他的大部分注意力。
每个认识他的人都曾猜测,当他在游艇上的时候,他可能更多的时候是待在发动机舱里,而不是在甲板上休息。
他早就相信柴油机没有必要那么大、那么重了。
大约在同一时期,我也开始逐渐为通用汽车对柴油机的可能发展而感兴趣了。
如果我的记忆正确的话,我记得有一天我曾顺便来到底特律的研究实验室并和凯特灵先生说:“凯特,为什么人们在认识到柴油机的高效率之后仍未普遍使用它呢?”
他以他的典型方式说,原因在于发动机没有按照设计者所希望的方式运转。
然后我又和他说:“很好—我们现在已经涉足柴油机业务。
你告诉我柴油机应该怎样运转,然后我来看看我们可以将什么制造设施投入进来以资助这项计划。”
当然,说我们已经涉足柴油机业务只是一种说话的方式,我的意思是我将在公司里支持他。
1928年,凯特灵先生和一个研究团队开始在实验室里针对柴油机进行一系列的实验,并且随后将这种柴油机提供给了各个制造商。
经过对实验结果以及当时各种研究文献的分析,团队在凯特灵先生的领导下得出结论:他的问题的解决方案就是采用双循环柴油机。
实际上,凯特灵先生的结论中最精彩的部分就是他深信双循环原理最适合制造小型柴油机。
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