柴油机是什么？是一个关系着人类命运的动力源；是一个推动我们发展的机械设备；更是改变我们命运的重要工具。小到汽车和拖拉机；大到一些航母和军舰，甚至一些发电厂，都依赖柴油机提供动能。
但是，曾经很长一段时间，我们的很多柴油机依赖进口，原因是国产柴油机没有全电子式的燃油系统，热效率太低。而如今，我们已经打破国外技术垄断，生产世界效率最高的柴油机。那么今天我就来介绍中国是如何自研出全电子式的燃油系统，解决柴油机效率问题，制造出顶级柴油机。
柴油机是一个陪伴人类发展百年的机械设备。柴油机从 1897年被迪塞尔研制出来以后，至今已经经历了多次迭代。为了提升柴油机的效率，各国科学家可是费尽心思，每当柴油机的热效率提升1%，人类的科技发展必然又壮大一点，
在对柴油机进行升级改造时发现，提高柴油机效率最快的方法就是提高柴油机的喷油效率和比例。因为柴油机是利用气缸和活塞压缩空气形成高温高压的环境，柴油被喷入后可以燃烧做工。
刚刚问世的柴油机效率并不高，主要原因是第一代柴油机的喷射系统采用的是空气喷射燃料，柴油不能均匀地和空气混合，燃烧并不充沛。所以为了提高柴油机的效率，只能把附属装置做得极为庞大，增加体积来提高燃烧效率，这样导致柴油机一开始主要用于舰艇等大型水上设备上。
柴油机的小型化工作一直到了1922年才有进展，当时德国知名的内燃机巨头博世，设计出了柴油机械喷射装置，柴油机的体积大幅缩小，可以用于拖拉机和坦克、卡车等重型机械上。到了上世纪50年代，随着材料的进步和各种技术的叠加，柴油机可以标准化和通用化生产，尤其是废气涡轮增压技术的出现让柴油机的效率得到惊人的发展。
而现代柴油机能做到高效、低污染得益于柴油机电子控制系统的出现，将电气化和机械化设备融合，大幅度提高机械设备的效率。其中柴油机全电子式的燃油系统一个分支叫高压共轨系统，而这个系统就是改变柴油机命运的上帝之手。
中国第一次工业化改造是在腐朽的清廷身上，虽然清廷愚昧无能，但是“洋务运动”创造了一批新式的工业和制造业企业，在社会的影响下中华大陆一批聪慧的人，开始了中国民族制造业的创业之路。
就在1911年，距离辛亥革命已经不远。而此时在广州一个不起眼的村子，出现了一家小型工厂。
而这个工厂是由陈拔廷、陈沛霖和何渭文三人创立的。陈拨廷和陈沛霖两人都在当地的一家机器厂当领班，负责机械维修工作。而何渭文则是碾米工场的老板，三人偶然相识， 把酒言欢之时，何渭文谈到了碾米推磨太费牲口。
陈拔廷、陈沛霖二人一听，为何不用机械搞定。三人当场拍板开工厂，随后游说各大商行投资，集资3万银元筹建了协同和机器厂，经营碾米和机械维修，1912年他们研制出“米磨二号”碾米机，并对外出售，让三人赚的盆满钵满。
但是清廷倒了，洋人却没走，而且洋人炮坚舰大究竟是用那种机械推动，如果中国也能造，距离驱除鞑虏恢复中原必然不远矣。所以陈拔廷、陈沛霖两人在1913年，通过金钱买通了英商亚细亚火油公司一艘油轮的中国船员邓心泉。
就在这艘油轮停泊在广州花地湾大冲口时，陈拔廷带上三个工人夜里摸上了船，看看这个柴油机和蒸汽机究竟有何不同，他们一边拆卸一边测绘，将图纸带回了家。经过一年多的研究，终于1915年成功制造出中国第一台柴油机，并安装在一艘叫“海马”的客轮上。
自此以后协同和机器厂名声大噪，在1937年抗日战争全面爆发之前，协同和机器厂已经生产各种规格的柴油机383台，成为华南地区最大的机器厂，产品行销华南、东南亚和加拿大。
这是中国柴油机从无到有的过程。但是战争爆发，无数的地区成为焦土，大批的工程遭到破坏，从抗日战争到解放战争结束，中华大陆终于成为让中国人掌了权，但是制造业和工业幸存的不多。
那时候中国能生产的柴油机种类不多，首先是无锡合众机器厂仿制德国“林考夫门”四行程单缸卧式无气喷射柴油机。功率25马力，压缩比15，全机重1700公斤。这一是中国当时能生产最先进的柴油机。
其次是我国自行设计的第一台中速柴油机，由上海吴淞制造总厂单缸卧式1140型柴油机，功率只有12马力，全机重600公斤。从这也能看出那时候柴油机质量不小，但是功率不大。和现在重则上百马力的柴油机根本没得比。
在当时只有一些国家创立的大厂能生存，除此之外，也只有协同和、新中、厚生、华丰、合众等几家民营民族工厂能勉强度日，有个几十台设备和上百名工人，其他的工厂都是一些作坊，用着皮带拖动的老式机床，生产的也是老式的煤气机，而不是柴油机。
新中国建立以后，我们终于有时间安心发展。先让上海吴淞机器厂和天津市机器厂等企业复产，并在1952年9月建立第一机械工业部，整合和管理全国动力机械，其中第一机械工业部第四机器工业管理局负责内燃机等动力源。管理的内燃机厂就有大名鼎鼎的潍柴、还有上海吴淞机器厂改名后的上海柴油机厂、无锡柴油机厂等企业。
随后我们又从毛熊引入了多款柴油机技术，分别在山西、吉林、河南、山西建设大型柴油机厂。在这就要提到一个人-史绍熙院士，他是原天津大学校长，被称为“中国内燃机之父”。1949年史绍熙在英国获得博士学位，也是中国第一位内燃机博士。很多人都劝他放弃中国籍在国外任教享受更好的福利。
但是史绍熙不愿意，辞去了英国的职务，几经周折，终于1951年返回祖国，到天津大学任教授。那时候整个中国，没有一所高校开设了内燃机专业。所以史绍熙院士在天津大学亲自建立内燃机专业，做着系主任、又兼任教研室主任。
史绍熙一面主持翻译着我们从苏联引进的内燃机教材和教学大纲，另一面又给学生们传授热工学、气体动力学、燃烧学等基础课程，最后还建立了一个内燃机实验室。这些成就让天津大学在内燃机方面的研究，至今依旧是全国的翘楚。
在1956年，史绍熙院士开始招收内燃机研究生。是我国专家首次自行培养内燃机高级人才。可以说史绍熙院士一手培育起了中国内燃机的人才，建立了中国内燃机的科研体系。
有了一部分内燃机人才以后，史绍熙院士科研有所进展，在1959年他提出了复合式燃烧过程，建立了复合式燃烧系统。柴油机复合式燃烧系统可以简单理解为将柴油机的燃烧室设计成U型，这样设计的好处是单孔轴针式喷油器喷油时和气流方向基本垂直，可以控制进气的涡流，提高了冷机启动性能的同时，对于油料要求不高，柴油、汽油、煤油都能烧而且比较稳定，油耗不高，所以相关技术很快用于X105系列柴油机上。
除此之外，史绍熙院士还主持了对内燃机燃油喷雾的和缸内流动等内燃机基础工作的研究，加快了我国甲醇柴油机的研究工作，并出版了380多万字的《柴油机设计手册》，成为了我国柴油机研究领域的重要工具书。
而史绍熙院士晚年也不忘工作，2000年4月份刚刚做完大手术的史绍熙院士坐在病床上修改着自己博士研究生的论文。在2000年9月18日香港理工大学召开国际学术会议，邀请史绍熙院士赴会。但是史绍熙院士深知自己撑不到那个时候了，因为重病复发，他再次入院抢救，但史绍熙院士坚持要把论文寄出去。
身体刚刚稳定，史绍熙院士就他起身写作，此时他还输着液，但是史绍熙院无视血液倒流，一定要完成论文，被护士发现时，输液管内已经充满红色。论文完成寄出后仅仅过了半个月，史绍熙院士与世长辞。而此时中华大路上已经涌现了无数的内燃机人，他们接过了史绍熙院士的交接棒，承担起中国内燃机的研究之路。
这其中一位也不得不介绍，他就是一汽无锡油泵油嘴研究所原所长-朱剑明。他主持了中国柴油机高压共轨喷油系统研究工作，打破欧美垄断，让我国成功成为第四个研发出高压共轨系统的国家。
中国柴油机在各路专家的努力下，一步一步打破西方封锁，建立了自己的柴油机体系。而如今柴油机燃油系统最先进的技术，高压共轨喷油系统也被我们拿下，一举打破西方垄断。
上文提到柴油机使用了博世公司的技术，采用机械喷嘴，随着电气化发展，柴油机出现了机械执行器+电子调速器的燃油系统。
上世纪80年代末90年代初，随着半导体有了空前的进步，欧美出现了全电子式的柴油机。而全电子式的燃油系统又分为两个方向。一个是电子单体泵喷油方式，另一种是高压共轨喷油方式，两种技术都是用大量的传感器提供数据。
电子单体泵喷油方式利用柴油机的ECM计算机，收集柴油机的压力传感器和温度传感器以及速度传感器的数据来控制油路。所以需要输油的时候，计算机会控制电子喷油器产生巨大的压力，在柴油机工作时喷出。
柴油机都是多缸运转，每个缸的工况并不一样，而采用电子单体泵喷油，喷多少油怎么喷都有计算机判断，判断后控制电磁阀放油。如此精确的控制下，柴油机的效率自然高，而且因为有了计算机控制，在特殊工况下，比如高海拔，系统会调整油路进行补偿，让柴油机能维持一定功率。气缸过冷或者过热，计算机也可以进行调整，对柴油机进行保护。
而高压共轨系统和电子单体泵喷油系统，都是利用ECM计算机和大量的传感器，电子单体泵喷油系统的压力是由每一个电子单体泵自己提供的。而高压共轨系统的压力则是由一个高压喷射泵集体提供的，压力储藏在高压油轨。
简单理解为一个是并联一个是串联，高压共轨系统是串联油路，各缸压力压力均衡，综合性能来说高压共轨系统更好，但是研发难度也更大。
因为电控共轨系统有几对耦合件， 需要承受2000多公斤压力的同时，还要能灵活运动，不泄漏，间隙只有2-3微米。当时国内没有相关技术，所以朱剑明领导的无油所也邀请了一些国外的专家进行指导。
其中一位叫贝克是美国科学院院士，是全世界电控共轨系统第一位发明人，担任过美国汽车工程师学会主席，主要研究中压电控共轨系统。美国对于车的排量和油耗管控不严，所以没这方面的需求，他就到中国找合作伙伴。
当时国内没有类似的经验和技术，而且相比较高压共轨系统的研发难度，中压共轨系统的难度无疑低了不少。不过朱剑明等专家意识到，随着发展对于柴油机的性能要求和排放要求必然更高，喷油压力越高，喷出的油雾化更厉害，燃烧效率也会更高，中压共轨系统在十年后就很难有用武之地了。
而无油所邀请到的另一位专家是藤泽英也，曾担任日本电装燃油系统总经理。上世纪90年代末，日本已经研发出高压共轨系统，只是没有批量生产。所以藤泽英也直接给朱剑明说，一定要研究高压共轨。
在1998年无油所从德国、日本购买了最新高压共轨系统发动机样品进行研究，也确实证明了中压共轨系统技术已经无法满足需求。随后，无油所完成了自己高压共轨系统的设计图纸。但一个现实的问题是国内没有企业能做的出来，因为高压共轨系统对精密加工要求太高。
此时朱剑明也好奇德国人是怎么生产高压共轨系统的，所以在2001年带了几个教授和博士前往博世公司考察。但是德国人觉得中国人只是参观看看，根本不可能做的出来。所以所有生产车间和研究机构全部对朱剑明他们开放。
所以朱剑明同行的人一边考察，一边参观加工设备和试验设备厂，把所有把白天看到的东西，晚上回去后开会整合，一点点的回忆和分析，将看到的数据记录下来。
这次参观，也让朱剑明等专家意识到博世在高压共轨系统设计方案的优越性。因为兼顾了成本、制造、环保多个方向，可以说设计之初就做到了平衡 。加上博世庞大的研究机构和雄厚的资金，总是能做出最符合市场需求的产品。而无油所能设计出性能更加出色的产品，但是制造难度和生产成本必然不菲。
所以无油所马上改变策略，开始成立专攻电控单元的团队，开始完善自己的设计。在2002年，中国自主设计的电控共轨喷油系统在无油所诞生，并达到欧Ⅲ排放标准。随后该系统完成测试后，安装到解放卡车上试运行，相关数据达到预期。自此中国成为了美日德之后第四个掌握电控高压共轨技术的国家。
虽然我们掌握电控高压共轨技术，之后也有个弊端。朱剑明再带队去博世公司参观，博世公司再也不会对我们全面展出。而无油所也有了新的课题，那就是高压共轨系统的产品生产，自此以后无油所开始了汽车、内燃机、机床三大行业的技术整合，并开始了高档数控机床国产化的发展。
随着智能化的出现，柴油机在未来也会遇到新的机遇，也是中国柴油机的下一个使命。
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