高效强劲环保乘用车柴油机技术浅析

ksj7341 · 发表于 2010-11-13 01:22

现在说起清洁能源，很多人都将目光放到了混合动力、电动车等新能源车型上面，但是有一类动力目前的技术水准也完全达到了清洁能源的要求，这就是当代的乘用车柴油机（下面提到的柴油机均为乘用车柴油机），它们早已不再是轰轰作响的“墨鱼”形象，下面就来看看现在的柴油机到底都有哪些新亮点吧。乘用车柴油机的技术特点
与一般的汽油机相比，柴油机由于本身结构和工作原理的关系，会有一些相对独到的技术特点，这些特点有的成为了它们的卖点，但是有的也限制了柴油机的应用范围。
低速大扭矩和高速大功率
目前的柴油机多采用涡轮增压技术，因此其扭矩输出特性也和汽油的增压车型类似，在较低转速就能输出最大扭矩，且保持一个宽泛的扭矩峰值输出曲线平台。不过目前的新技术柴油机在功率上面也有了大的提升，在高速动力上表现也不差。

车型	哈弗H5	陆风X8	索兰托
柴油机型号	4D20	VM R425	E-VGT
最大扭矩输出区间	1800-2800	2000	1800-2500
升功率	55	42	65.9

索兰托的2.2柴油机升功率达到了65.9千瓦，超过了大多数汽油机的水准

良好的燃油经济性
由于更高的燃烧效率，柴油机的燃油经济性也是非常突出的，这在同一车型上体现的尤为突出。如我们实测过的哈弗H5欧风版汽油车型与H5至尊版柴油车型，后者的整备质量高了约50公斤，但是综合油耗却低了不少。这对于现在油价不断攀升的用车形势来说，应该说也是用户看重的。

哈弗柴油和汽油车型的油耗差距不小

噪音、振动更低
由于采用了更为精密的加工技术和抑制振动的技术（如平衡轴），而且燃烧状况也更为稳定，现在的柴油机在噪音方面已经大为改善，与同级别的汽油机已经没有明显区别。同样以我们实测的哈弗汽油2.4（4G69发动机）和柴油（2.5TCI）车型的噪音数据为例，我们实测的哈弗H5欧风版汽油车型在80和120公里时速下的噪音分别为66分贝和72.3分贝，而柴油车型的对应实际测量值分别为66.2和70.2分贝，后一数值甚至低于汽油车型。而怠速下，柴油车型的噪音为51.4分贝，汽油车型则为44.6分贝，好于柴油车型。综合来看，目前的主流柴油机在噪音上已经和汽油机相当了。

哈弗H5柴油车型的实测噪音

当然，与更先进的汽油机相比，柴油机在安静性上面还是略逊一筹，这在国内市场上投放的中高级车型中柴油车型寥寥无几就可见一斑，诸如奥迪2.7TDI这样的也只能算是少数派了。另外，由于柴油机采用压燃，电路更简单，没有点火系，其故障率也更低一些。

ksj7341 · 发表于 2010-11-13 01:24

目前乘用车柴油机主流应用技术
虽然具体结构有所差异，但是现在市面上的主流柴油机技术无非高压共轨直喷、涡轮增压中冷、废气循环，以及颗粒物回收等几项，根据不同的机型又有细节的应用差别。
燃油高压共轨喷射
与汽油机点燃燃料混合气不同，柴油机是通过将进气压缩加温，再与柴油喷雾混合，形成燃烧的，因此一套行之有效的燃油喷射系统对于柴油机来说非常关键。由于柴油机的压缩比大（与一般汽油10-11的压缩比相比，柴油机通常会到16-17），汽缸内的压力非常大，要形成均匀的油雾，也就需要很高的喷油压力，此前柴油机多采用机械喷射装置（最先发明机械喷射装置的就是现在大名鼎鼎的博世），而现在主流的则是电控的高压共轨喷射，通过高压油泵加压，带电磁阀的喷嘴控制喷油时机和喷油量，实现燃油喷射的精确控制。

高压共轨直喷系统由油轨、高压油泵、喷油嘴等组成

高压共轨系统原理示意图

涡轮增压中冷
涡轮增压对于大部分消费者已经不再陌生，而现今的主流柴油机也都通过这一技术来提升动力表现。柴油机的涡轮增压还延伸出了可变截面涡轮、中冷、废气循环等技术，其中可变截面涡轮通过改变不同工况下涡轮的有效增压截面积，实现低转速和高转速下发动机动力性能的更好输出；而中冷和废气循环都可以有效提高发动机的热效率，降低涡轮的工作温度并延长其使用寿命，此外废气循环也可以改善柴油机的废物排放。

霍尼韦尔为福特新型柴油机提供的涡轮增压器

废气循环（EGR）的原理示意图

废气后处理与颗粒物回收
随着目前的柴油机技术不断发展，为了满足更高的排放标准，除开废气循环这些之外，柴油机还装备了颗粒物滤清器，并具备废气后处理（如SCR选择性催化还原）能力，在氮氧化物、可吸入颗粒物等污染物的排放量上面进一步缩小。

柴油机颗粒物滤清器结构示意图

海外日产奇骏柴油车型上面所用的颗粒物滤清器

展望柴油机的未来发展趋势，一方面是提高其排放标准，满足欧洲日益严格的环保要求（柴油车在欧洲占据了相当份额），另一方面也应用到日前热门的混合动力技术中，小排量柴油机更佳的经济性有望提高混合动力系统的效率。
结语：
通过上面的介绍，相信大家对柴油机技术已经有了初步的了解，而要更加详细、直观的体验柴油机技术，把一台柴油机拆开就是最直接的办法，随后我们就将对长城新推出的GW4D20“绿静”2.0T柴油机进行拆解，这款自主品牌的“心脏”都有哪些值得关注的地方？一款发动机从设计到制造、试验都经历哪些过程呢？这些问题都会在我们后续的拆解相关选题和拆解专题中得到解答。