柴油車為啥沒在美國流行起來？

上世紀七八十年，因為石油危機的影響，美國人已經很關注環保。他們開始擔心汽車導致的能源消耗和環境問題，認為應該鼓勵開發碳排放更少，更省油的發動機。可為什麼壓縮比更高的柴油機卻沒有被採納？

柴油機在世界範圍運用廣嗎？

事實上，柴油機在美國大量生產。通用汽車，國際收割機公司，康明斯公司等都為它們的卡車配備過很棒的柴油機。但是乘用車方面，只有Studebaker Lark和Checker Cab裝備過柴油發動機——還是英國產的。

然而，歐洲卻大力發展柴油車。1973年，賓士已經製造了超過一百萬輛柴油車，每年製造11.2萬輛，佔了總產量的36%，甚至還計劃在1974年向美國出口9000輛。法國的標緻也生產了超過10萬輛柴油車，佔總產量的16%。英國利蘭公司的柴油計程車壟斷了倫敦和許多其他城市的計程車業務。通用汽車的子公司歐寶也於1972年開始生產柴油車，並且佔比快速上升。

柴油機的優勢是什麼？

第一，節油。

不同於汽油的火花點火，柴油機是氣缸在壓縮過程中產生熱量將燃油混合物點燃，屬於壓燃點火。

柴油機的壓縮比很高，七八十年代時就達到了18.0甚至22.0（一般的汽油機當時只有9.0）。高壓縮比意味著更多的燃料能夠被轉換為有效的能量。

當時，汽油機有化油器和節流閥，會根據油門踩下的深度限制進氣量。而柴油機沒有這些，這使得它的進氣量幾乎沒有限制，所以能夠獲得額外的經濟性。

柴油車的油門踏板直接連接到噴油泵上，能夠精確控制輸送到每個氣缸的燃油量，以達到控制發動機轉速的目的。這也意味著柴油機在低功率運行期間的送油損耗低於汽油機。

柴油是重質油，與汽油的爆炸燃燒相比，柴油的燃燒更像是一場慢火，燃燒得更充分。

柴油機的最高燃燒壓力通常比汽油機高，並且在低轉速下也能保持。這同樣對燃油經濟性有所幫助。

總的來說，當時柴油機的燃油消耗量可以低至每小時164克，而美國的乘用車發動機很少有低於225克每小時的。而在實際測試中，即使裝在更輕的車身上，同性能的汽油機還是比柴油機消耗多30%到50%的燃油。

Prosper L』Orange和第一台柴油發動機

第二，排放更加環保。

美國的EPA排放檢測標準顯示，因為燃燒更充分，柴油車的碳氫化合物和一氧化碳的排放更低。

柴油機有啥缺點？

福特排放辦公室主任Donald A. Jensen在1973年說：「我們研究過柴油機，發現它們根本達不到每英里排放0.4克氮氧化物的要求。此外，柴油機尾氣中的微粒、煙霧也是無法解決的問題。更不用說它在噪音、重量和性能損失上的缺陷了。」底特律的汽車製造商還指出柴油機成本太高，汽油發動機的配件成熟價廉，完全沒有必要花錢造柴油機。

由於燃燒過程的問題，柴油車的油門響應速度不如汽油車。

柴油機的動力大約是同排量的汽油機的60%。這意味著相同動力下柴油機需要更大的排量及更重的發動機。而更大更重的發動機可能無法裝入現有車型的發動機艙里，甚至會損害車輛的操控性。

由於柴油機所產生的一氧化碳太少，以至於無法使用催化轉化器來控制氮氧化物。

柴油機比汽油機噪音更大。當時標緻和賓士不像傳統柴油機一樣將燃油噴射到氣缸，而是噴射到預燃室，再流到氣缸中。這一過程使其效率降低了7%，但噪音更小，排放的廢氣也更少。在標緻504和賓士220D上的大規模測試表明，大多數情況下柴油車的車內噪音僅比汽油車多1~3分貝，而在110公里的時速時差距基本消失。

冷啟動難的問題。溫度過低時，柴油會變稠，流動性變差。冬季柴油需要和電加熱技術協同。

由於燃料成分中的醛類物質，柴油機氣味難聞。不過，可以通過降低燃料的含硫量可以緩解這一問題。

由於冷啟動時燃料未充分燃燒，所以柴油機會有白煙，但很快就會消失。黑煙則是空氣過少以至於燃料混合物過濃。煙霧同樣與燃油質量密切相關，為了達到無煙運行，十六烷值最低要達到45。大多數鋇基放煙霧添加劑也被證實是有效的，可使煙霧減少50%到70%（取決於鋇含量），副作用是損失3%的燃油經濟性。

Franz Lang設計的燃燒室保證了空氣和燃料混合充分

沒有致命問題，為啥慘遭車廠抵制？

成本。

由於柴油機內部壓力高，所以其結構要比汽油發動機更結實，也更重。這都提高了成本，並使柴油機的功率/重量比降低。其次是注射泵，這玩意兒比較貴，抵消掉了去掉化油器等降低的成本。一般來說，生產柴油機的成本要比同等級汽油機高8%~15%。不過，汽油發動機需要更多的環保設備，而柴油機不需要，所以成本差異可以縮小。

柴油機的養護成本也高，它需要添加劑用於酸處理、抗磨損和清潔，在冬季，低粘稠度也非常重要。由於壓縮比較高，柴油過濾器每5000到700公里就要進行更換，而且其成本比汽油過濾器略高。此外燃油濾清器、電池等也比相應的汽油機維護成本高。不過，柴油機沒有點火裝置，所以在這方面比汽油機有優勢。

在卡車上，重型柴油機在維護得當的情況下，使用壽命可以達到70萬公里大修，而汽油機只有55萬公里。從這方面看，雖然柴油機初期成本較高，但在整個生命周期內，柴油機的單位里程運營成本是要低於汽油機的。

這一切導致了在美國，沒有人造柴油乘用車。但在歐洲，大家都對柴油機抱有很大期望，並將魯道夫·迪塞爾的（Rudolf Diesel）發明發揚光大。

看完了這些，不妨再來了解下柴油機的發展歷程。

話說回來，柴油機的發展歷程是啥？

柴油機鼻祖魯道夫·迪塞爾（Rudolf Diesel），1892年註冊了一個叫「良好熱力引擎」的專利。兩年後柴油發動機運行成功，但直到1909年才能滿足基本的功能需求，使用在汽車上。1919年，賓士工程師Prosper L』Orange的專利終於讓柴油機真正有了使用價值。

之後賓士開始生產柴油發動機，最大功率15馬力，每分鐘400轉，用於工業用途。1922年，第一批雙缸30馬力柴油機安裝在賓士拖拉機上，而且試驗成功，促使賓士決定生產100台，並後續安裝到卡車上。

第一台賓士柴油機的圖紙

賓士並不是唯一的在柴油機上研究的德國公司。奧格斯堡 - 紐倫堡機械製造公司（M.A.N）自1915年來便一直從事卡車柴油機的研究。工程師Franz Lang為此作出了重要貢獻，並在1922年與迪塞爾一起在慕尼黑開設了Acro AG。1925年博世公司獲得了Acro AG的所有專利，Franz Lang搬到了博世的斯圖加特工廠，在那裡他開發出了大量使用的氣缸蓋。1927年，博世將Acro的噴射裝置裝進了四缸柴油發動機裡面，並裝在汽車上。在接下來的兩年里，這輛車行駛了36000公里，成為柴油史上的重要里程碑。

賓士260D

260D的發動機

1926年，斯圖加特已經成為柴油技術的中心。1933年，賓士工程師Max Wagner帶頭研發了一台3.8升六缸柴油機，額定功率82馬力，轉速2800轉。這台引擎一開始有嚴重的振動問題，但之後被Wagner解決了。1936年，賓士260D正式發布，配備四缸柴油機，在3500轉時能達到45馬力，壓縮比20比1。雖然按照今天的標準，它又粗糙又吵鬧，但這在當時是個巨大的突破。

此時的法國也不甘落後。標緻曾試驗過二衝程柴油發動機，但最終被擱置。直到1937年，標緻生產了一款輕型柴油貨車。雪鐵龍也在1937年推出了1.8升四缸發動機，它有19比1的壓縮比，在3600轉下能輸出36馬力。為了吸收振動，雪鐵龍在發動機下墊上了橡膠。雖然這款車是雪鐵龍製造的，但其缸蓋和燃燒系統是英國Ricardo公司提供的。

雪鐵龍的柴油發動機

Ricardo公司由Harry Ricardo創立，早在1909年便獲得了柴油機的相關專利。1927年，Ricardo集團開始研究壓燃發動機，並為倫敦巴士公司（AEC）製造高速柴油機。他們為AEC提供的了帶有受控渦流湍流，用來增強氣缸內空氣的流動和燃料燃燒效率的渦流室。新型發動機安裝在Flying Spray賽車上，開出了180km/h的速度。此外，英國人也在道路上測試過柴油車。

美國人在柴油機歷史上幹了啥？

早在1918年，位於印第安納州哥倫布市的一家機械加工廠的老闆康明斯決心引進發動機製造業務。他先拆解了其他公司的產品，並於1919年開始量產600轉，6馬力的小型單缸柴油機。隨後康明斯製造了兩缸、三缸、四缸和六缸產品。1929年，康明斯決定製造柴油車，他買了一輛二手車，並裝上了U型四缸柴油發動機。這款發動機在1000轉時輸出50馬力，最高時速達90km／h。

1930年，康明斯開車去紐約參加麥迪遜廣場花園車展，成功吸引了展會上的底特律高管和工程師的注意，但走的時候迅速忘記了。三年後，康明斯帶著改進後的柴油車參加印第安納波利斯500比賽。它們是最慢的兩輛車，四衝程車型沒有完賽，二衝程車型艱難地獲得了12名。此後，他們對參賽車輛進行拆解，發現四衝程發動機沒有磨損，但二衝程發動機完全變形。於是，他們放棄了二衝程，全力投入到四衝程。

康明斯的首款產品

此時康明斯已經是卡車行業重要的柴油機供應商。他終於獲得機會將在將柴油機裝在一輛Auburn 851敞篷車上。之後，他駕駛著這輛車前往印第安納波利斯尋求合作，可惜這輛車剛出哥倫布沒多久便起火了。另一輛原型車則從紐約開到了洛杉磯，收到了奧本公司合作協議。可惜，奧本公司財務狀況變差，最終不了了之，要不然在二戰前美國便能有柴油車了。

1950年，康明斯將一台全新的柴油機裝到了賽車底盤上，功率達到300馬力。但和1934年一樣，這輛車是所有賽車中最慢的。不過康明斯並沒有放棄，在重新設計這款發動機後，它又參加了1952年的比賽。這次，它是最快的賽車，桿位發車，最快時領先其他車160公里。但在行駛了300公里後，跑道上的橡膠顆粒堵塞了渦輪增壓器，這輛賽車遺憾地退出了比賽。康明斯最終放棄了乘用車柴油機。

1952年indy 500時康明斯員工和賽車

戰後歐洲柴油機咋樣？

戰後，柴油車復甦緩慢。1945年，賓士決定開發新一代的乘用車柴油機OM-636。它被裝在70系列轎車上，額定功率38馬力。這是第一款大量生產的柴油車，從1949年到1955年共售出了61000輛170D。

50年代開始，賓士的柴油車開始流行。1953年，柴油車的銷量占賓士乘用車產量的50%，但在1954年降到44%，1958年至35.7%。雖然比率下降，但柴油車的實際數量翻了一番。OM-636發動機一直使用到1969年，即使170D早已被新車型替代。

180D於1953年投產，配備全新的OM-621發動機。新的動力單元的主要特徵是頂置凸輪軸，最大能輸出55馬力。180D獲得了巨大成功，從1953年到1962年生產了15萬輛。在1958年，190D也上市了。1968年，200D和220D替代了190D，OM-615也取代了OM-621。新的發動機有兩種尺寸：2L和2.2L，小的最大馬力55馬力，大的則有60馬力。1973年生產的OM-615排量達到了2.4L，是當時最安靜最流暢的柴油發動機。

戰後的第二款柴油車是1953年的菲亞特1400。菲亞特於1909年製造了第一台兩衝程柴油機，並在1931年將柴油機裝備到卡車上。二戰期間，菲亞特製造了一款用於坦克和裝甲車的高速緊湊型柴油機。1950年菲亞特開始設計代號305的乘用車柴油機，排量1.9L，最大馬力40馬力，壓縮比20：1。但在生產了13000輛柴油車型後，菲亞特停止了它的生產。

此時，英國路虎開始推出柴油車型。羅孚的柴油機於1957年投入生產，排量2.0L，缸蓋底部平坦，壓縮比高達22.5:1，在3500轉時能輸出52馬力。1961年，奧斯汀也開始為計程車和輕型貨車生產小型柴油機。奧斯汀的發動機壓縮比23：1，排量1.6L，最大馬力40馬力，70年代還在計程車和商用車上使用。除了路虎，英國還有Perkins、考文垂的Standard Motor等生產柴油機。

各個公司的柴油發動機

標緻擁有當時最先進的柴油發動機XL4D。這款發動機具有單頂置凸輪軸，能以極高轉速運轉，缸蓋和缸體都是鋁製的。其在5000轉時能輸出45馬力最大功率，壓縮比為23.3:1，最高時速130km/h。XL4D從1967年開始設計，1971年投產。

Karl Kling和他的賓士190D賽車

強悍的柴油路虎

美國柴油機戰後咋樣？

美國公司姍姍來遲。歐洲福特和歐寶（通用汽車的子公司）購買了彗星5號發動機許可證。福特的發動機於1971年投產，可用於輕型商務車，四缸型號能提供54馬力，而六缸型號能提供87馬力。歐寶的柴油機基於一台1.9L汽油發動機，排量擴充為2.0L，轉速4400轉，功率60馬力。到1973年時產量超過了13000台。

為了推廣柴油車，歐寶決定挑戰一些速度記錄。為了彌補動力的不足，歐寶的工程師將渦輪增壓裝入發動機，為其帶來了額外的35馬力。特製的流線型汽車被帶到賽道上，以195km/h的速度行駛了8000公里，最高速度達到210km/h。不過，底特律的大佬仍以「性能不佳」為由拒絕柴油發動機普及。諷刺的是，1973年一款底特律產的二衝程柴油機在鹽湖創造了柴油機的速度記錄：380km/h。

關於排放和燃油經濟性，CAV的博士A. E. W. Austen曾做過一個試驗，他將一定量的水混入柴油中，能在降低排放的同時降低油耗，而且降低的量與水的比例有關。

那問題來了，誰知道後續的結果怎樣了？

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