轎車用柴油機(jī)新技術(shù)的優(yōu)越性及其應(yīng)用

武永賓

摘?要近年來，新型柴油機(jī)在經(jīng)濟(jì)性、動力性、低排放指標(biāo)等方面取得突破性進(jìn)展，為其在轎車上的應(yīng)用奠定了良好的基礎(chǔ)。本文對新型柴油機(jī)的優(yōu)越性及新技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行概述，并指出新型柴油轎車是未來中國汽車行業(yè)發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞轎車；柴油機(jī)；經(jīng)濟(jì)型轎車

中圖分類號U464.172文獻(xiàn)標(biāo)識碼A文章編號1673-9671-(2011)071-0199-01

國際排放標(biāo)準(zhǔn)日益嚴(yán)格和國際油價逐漸上漲，不少轎車生產(chǎn)企業(yè)將目光轉(zhuǎn)移到柴油機(jī)上。早期柴油機(jī)能耗小、動力大，很多方面都優(yōu)于汽油機(jī)，但因其功率不足、舒適性差、噪聲大等被轎車淘汰。近年來，歐洲、日本、韓國等各大汽車公司積極開發(fā)新型柴油機(jī)，使柴油機(jī)在轎車上的應(yīng)用成為現(xiàn)實(shí)。

1新型柴油機(jī)的優(yōu)越性

轎車用柴油機(jī)主要指直噴式柴油機(jī)，下面介紹一下它的優(yōu)勢：

從成本上看，雖然柴油發(fā)動機(jī)成本要高于汽油機(jī)，但隨著科技的發(fā)展，生產(chǎn)成本已經(jīng)很接近汽油機(jī)。

從燃油消耗上看，這無疑是柴油機(jī)的強(qiáng)項(xiàng)，直噴式柴油機(jī)比傳統(tǒng)分隔式柴油機(jī)節(jié)能15%-20%。據(jù)有關(guān)資料顯示，車用直噴式柴油機(jī)的最低燃油消耗率為198g·（kW·h）-1，標(biāo)定功率時的燃油消耗率為204g·（kW·h）-1，德國一家汽車公司生產(chǎn)的直噴式柴油機(jī)配套轎車百公里油耗3.5L左右。

從動力上看，柴油機(jī)的熱效率比汽油機(jī)高，負(fù)荷率越小，兩者的差距越明顯。所以在一些小排量的經(jīng)濟(jì)型轎車上，柴油機(jī)要比汽油車省油近40%。扭矩大也是柴油機(jī)的特點(diǎn)，與相近功率和排量的汽油機(jī)相比，低速區(qū)直噴式柴油機(jī)的扭矩更強(qiáng)勁，大大改善了轎車的機(jī)動性和動力性。雖然同比柴油轎車價格高于汽油轎車，但仍有許多轎車購買者對柴油轎車情有獨(dú)鐘。

從結(jié)構(gòu)的緊湊性上看，新型直噴式柴油機(jī)結(jié)構(gòu)越來越緊湊，體積越來越小，已經(jīng)具備在轎車上使用的要求。另外，計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)，渦輪增壓和中冷，多氣門技術(shù)，高壓燃油噴射等新技術(shù)的應(yīng)用早已使其擺脫了“傻大個”的形象。

從舒適性上看，柴油機(jī)噪聲和振動是難以在轎車上應(yīng)用的最重要原因。新型電控直噴柴油機(jī)通過預(yù)噴、主噴和后噴很好的控制了柴油發(fā)動機(jī)的噪聲及震動，使得噪聲和振動已經(jīng)接近汽油機(jī)的水平了。據(jù)資料顯示，日產(chǎn)公司生產(chǎn)的2D系列柴油機(jī)，采用NIK燃燒模式，優(yōu)化噴射系統(tǒng)，減少噪聲部件，主動減震，使柴油機(jī)水平可與汽油機(jī)媲美。

2柴油機(jī)新技術(shù)的應(yīng)用

渦輪增壓和中冷：渦輪增壓中冷技術(shù)是直噴式柴油機(jī)實(shí)現(xiàn)輕量化、高輸出、低噪聲、低排放的主要措施。將空氣增壓并進(jìn)行中間冷卻，提高了空氣密度，在過量空氣系數(shù)不變的情況下能多噴油參與做功，與非增壓柴油機(jī)相比，功率可提升近50%。目前在一些發(fā)達(dá)國家普遍采用了這種技術(shù)，特別是重型柴油機(jī)幾乎全部使用增壓器。廢氣渦輪增壓器是改善噪聲，減少廢氣排放的重要構(gòu)件，其缺點(diǎn)是低速時使柴油機(jī)加速性能變差。但目前可根據(jù)柴油機(jī)工況的變化，對增壓器噴嘴環(huán)角度進(jìn)行調(diào)整，能有效解決這一問題。

多氣門技術(shù)：顧名思義就是在柴油機(jī)上設(shè)置多個進(jìn)、排氣門，典型的為四氣門結(jié)構(gòu)。目前，許多直噴式柴油機(jī)采用了這種技術(shù)。多氣門的優(yōu)點(diǎn)在于可以將噴油器設(shè)置在燃燒室中央，充分利用有限的空氣，油氣混合更充分，使燃燒更均勻；多氣門技術(shù)與渦輪增壓和中冷技術(shù)的配合，使排放廢氣內(nèi)的HC、NOx及顆粒物質(zhì)大大減少，使直噴式柴油機(jī)的環(huán)保性能得以完美體現(xiàn)。

共軌式燃油噴射：實(shí)踐證明，提高噴油壓力，可以改善油氣霧化狀況，從而達(dá)到優(yōu)化燃燒，降低油耗和排放的目的。然而，原始的供油系統(tǒng)無法滿足在各種工況下都提供合適的噴油壓力，使柴油機(jī)不滿足轎車的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。目前采用共軌式燃油噴射技術(shù)使這一情況大大改善。這種技術(shù)是將高壓油泵、壓力傳感器和ECU組成閉環(huán)系統(tǒng)，將壓力與噴射完全分開，利用公共供油管內(nèi)的油壓控制噴射量，而與柴油機(jī)轉(zhuǎn)速沒有關(guān)系。這樣做的好處是在任何轉(zhuǎn)速下均可實(shí)現(xiàn)高壓噴油的目的。

排氣再循環(huán)技術(shù)：這是降低廢氣中有害物質(zhì)含量的重要技術(shù)手段。工作機(jī)理是：由于柴油機(jī)是在高溫高壓及富氧情況下工作容易產(chǎn)生NOx，為了降NOx排放，將一部分廢氣重新引回進(jìn)氣系統(tǒng)參與下一個工作循環(huán)，降低缸內(nèi)的燃燒溫度及氧濃度，從而達(dá)到降低NOx的目的。通常采用一根特殊的管道將進(jìn)排氣歧管相連，在通道內(nèi)安裝EGR閥，通過電控單元來控制閥的開度以控制排氣再循環(huán)量。

以上四種技術(shù)在現(xiàn)代直噴式柴油機(jī)中應(yīng)用較廣泛，也是其性能得以大幅度提高的關(guān)鍵，同時這些新技術(shù)也為轎車用柴油機(jī)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

3柴油機(jī)轎車在我國汽車市場的前景展望

3.1我國經(jīng)濟(jì)型轎車的發(fā)展現(xiàn)狀

從近年來中國汽車市場的發(fā)展來看，經(jīng)濟(jì)型轎車無疑是一大亮點(diǎn)，普通老百姓解決住房問題之后，第一個消費(fèi)重點(diǎn)就是購買經(jīng)濟(jì)型轎車。中國轎車市場的潛力巨大，據(jù)資料顯示，中國有近20%的城鎮(zhèn)家庭有購車欲望。最近兩年的“家庭轎車熱”使經(jīng)濟(jì)型轎車的銷售節(jié)節(jié)攀升。這樣的上升速度對具有龐大人口基數(shù)的中國來講，意味著巨大的市場商機(jī)。各大汽車生產(chǎn)企業(yè)推出的產(chǎn)品也可以說明這一點(diǎn)，從“十萬元家用小別克-賽歐”到“第一次與國際同步下線的POLO”，“以價格取勝的派力奧”，再到“為中國市場精心打造的豐田T-1，還有“奇瑞”、“優(yōu)利歐”、“長安羚羊”和“福特愛卡”等，都成為經(jīng)濟(jì)型轎車市場發(fā)展的見證。據(jù)預(yù)測，到2020年，我國經(jīng)濟(jì)型轎車總量將超過400萬輛。

3.2經(jīng)濟(jì)型柴油轎車的前景分析

我國成為WTO正式成員國以后，國內(nèi)合資的跨國公司紛紛將與國外市場同步的新車型投放中國市場。毋庸置疑，在歐洲大地方興未艾的轎車柴油化的國際潮流也勢必會席卷華夏大地。在未來的轎車柴油機(jī)領(lǐng)域，我國汽車企業(yè)應(yīng)該盡早著手開發(fā)，否則將會重蹈我國電噴汽油機(jī)的覆轍。同時，國內(nèi)環(huán)保意識的增強(qiáng)也為我國轎車柴油機(jī)的發(fā)展創(chuàng)造了良好的契機(jī)，排放法規(guī)的實(shí)施和不斷嚴(yán)格，勢必會促進(jìn)柴油轎車在城市交通中的應(yīng)用。此外，我國已從石油自給國轉(zhuǎn)變?yōu)槭瓦M(jìn)口國，且我國石油遠(yuǎn)景蘊(yùn)藏量不令人樂觀，節(jié)油一直成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)，而柴油轎車展示出良好的節(jié)油效益。隨著私人轎車成為市場的主流，節(jié)油肯定會成為用戶看重的需求，而燃油附加稅的實(shí)施將使這一需求更為明顯，柴油轎車必將得以迅速推廣和普及。

總之，直噴式柴油機(jī)的動力性、經(jīng)濟(jì)性、低排放指標(biāo)必定有巨大的發(fā)展?jié)摿??？梢灶A(yù)測，在不久的將來，柴油機(jī)必將成為備受轎車生產(chǎn)企業(yè)關(guān)注的動力裝置。

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